隧道爆破效果的评估改善方法及系统与流程

本发明涉及隧道爆破效果评估，具体涉及隧道爆破效果的评估改善方法及系统。

背景技术：

1、在隧道工程中，爆破技术作为一种常见的开挖方法，广泛应用于各类隧道项目中。然而，爆破效果的好坏直接关系到隧道施工的效率、质量和安全。因此，对隧道爆破效果进行准确评估，成为隧道施工中不可或缺的一环。

2、传统的隧道爆破效果评估方法主要依赖于人工观察和经验判断，这种方法存在主观性强、误差大、效率低的缺点。

3、现有技术中，缺乏一种隧道爆破效果的评估改善方法及系统，能够自动化对隧道爆破效果进行评估，并生成改善措施来解决超欠挖测量不准确的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供隧道爆破效果的评估改善方法及系统：至少解决现有方案中对隧道爆破效果评估方法主要依赖于人工观察和经验判断，带来的主观性强、误差大、效率低的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一方面，隧道爆破效果的评估改善方法，方法包括：

4、对爆破后的隧道进行三维扫描，得到若干个隧道超欠挖目标点，并获取隧道结构断面轮廓参数，基于隧道结构断面轮廓参数得到待隧道超欠挖目标点与隧道结构断面轮廓之间的相对位置参数；

5、基于相对位置参数构建隧道超欠挖目标点、隧道对应的位置网格图；

6、对位置网格图进行图特征提取和算法聚类处理后，得到隧道第一爆破图像：

7、按照主成分分析方法找到位置网格图中选定数据子集，基于最小二乘法得到最小化一个目标函数，通过最小化一个目标函数将数据子集中的与其每个近邻点所构成的向量与法向量的点积为0的点作为特征点，并基于该特征点进行图特征提取；

8、对进行图特征提取后的样本进行算法聚类处理：

9、根据数据子集的大小、形状设置k值；

10、随机选取预处理后的数据中的一个数据点作为初始质心；

11、当初始质心的数量小于k时，设为预处理后的数据的数据集，为初始质心；

12、基于目标函数计算数据集中每一个数据点距离已有的初始质心的距离d(x)，其中，；

13、将d(x)中最大值对应的数据点作为下一个初始质心；

14、依次得到k个初始质心，并基于k个初始质心对数据集进行聚类，得到隧道第一爆破图像；

15、对隧道第一爆破图像进行评估，得到爆破效果对应的评估结果，基于评估结果生成改善措施。

16、进一步地，基于隧道结构断面轮廓参数得到隧道超欠挖目标点与隧道结构断面轮廓之间的相对位置参数包括以下过程：

17、以隧道超欠挖目标点所在断面轮廓线的中心点为坐标原点，建立直角坐标系，对隧道超欠挖目标点所在断面进行投影，得到断面投影平面，获取隧道超欠挖目标点在断面投影平面的投影点位置，计算投影点位置距离断面轮廓线的最小距离d，将最小距离d作为相对位置参数。

18、进一步地，基于相对位置参数构建隧道超欠挖目标点、隧道对应的位置网格图包括：

19、通过ransac算法基于相对位置参数构建隧道超欠挖目标点、隧道对应的位置网格图。

20、进一步地，对位置网格图进行图特征提取和算法聚类处理后，得到隧道第一爆破图像包括以下过程：

21、按照主成份分析方法点找到位置网格图中选定数据子集，基于最小二乘法得到最小化一个目标函数，通过最小化一个目标函数将数据子集中的与其每个近邻点所构成的向量与法向量的点积为0的点作为特征点，并基于该特征点进行图特征提取；

22、对进行图特征提取后的样本进行算法聚类处理：

23、根据数据子集的大小、形状设置k值；

24、随机选取预处理后的数据中的一个数据点作为初始质心；

25、当初始质心的数量小于k时，设为预处理后的数据的数据集，为初始质心；

26、基于目标函数计算数据集中每一个数据点距离已有的初始质心的距离d(x)，其中，；

27、将d(x)中最大值对应的数据点作为下一个初始质心；

28、依次得到k个初始质心，并基于k个初始质心对数据集进行聚类，得到得到隧道第一爆破图像。

29、进一步地，对隧道第一爆破图像进行评估，得到爆破效果对应的评估结果包括以下过程：

30、步骤一：数据收集与标注：通过专家评估或者基于工程标准的量化指标对收集到的隧道第一爆破图像进行标注，明确每一张隧道第一爆破图像对应的爆破效果；

31、步骤二：图像预处理：去除模糊、重复或质量不佳的隧道第一爆破图像；调整隧道第一爆破图像的大小、分辨率和色彩空间，使其适合深度学习模型的输入；

32、步骤三：选择卷积神经网络作为评估模型；

33、步骤四：划分数据集：将标注好的隧道第一爆破图像划分为训练集、验证集和测试集；

34、设置损失函数和优化器：选择合适的损失函数和优化器来训练模型；

35、训练模型：使用训练集对模型进行训练，通过反向传播算法更新模型参数。

36、监控与调优：在验证集上监控模型的性能，通过调整超参数来优化模型性能。

37、步骤五：输出爆破效果等级以及标记超挖和欠挖的点。

38、进一步地，基于评估结果生成改善措施包括以下过程：

39、优化爆破参数：根据爆破效果等级和超挖、欠挖点的分布情况，对爆破参数进行优化，爆破参数优化包括选择合适的炸药品种、装药量和装药结构，以及调整炮孔间距、炮孔深度和炮孔角度；

40、提高钻孔精度：基于标记超挖和欠挖的点的位置坐标调整自动定位钻孔的位置和激光导向位置，以提高钻孔的准确性和稳定性。

41、另一方面，本发明提供隧道爆破效果的评估改善系统，系统包括扫描模块、位置网格图构建模块、图像形成模块以及评估改善模块；

42、扫描模块用于对爆破后的隧道进行三维扫描，得到若干个隧道超欠挖目标点，并获取隧道结构断面轮廓参数，基于隧道结构断面轮廓参数得到待隧道超欠挖目标点与隧道结构断面轮廓之间的相对位置参数；

43、位置网格图构建模块用于基于相对位置参数构建隧道超欠挖目标点与隧道对应的位置网格图；

44、图像形成模块用于对位置网格图进行图特征提取和算法聚类处理后，得到隧道第一爆破图像；

45、评估改善模块用于对隧道第一爆破图像进行评估，得到爆破效果对应的评估结果，基于评估结果生成改善措施。

46、相比于现有方案，本发明实现的有益效果：

47、一方面，本发明通过基于相对位置参数构建隧道超欠挖目标点与隧道对应的位置网格图；对位置网格图进行图特征提取和算法聚类处理后，得到隧道第一爆破图像；对隧道第一爆破图像进行评估，进而对隧道爆破效果评估时得到的评价结果更加准确。

48、另一方面，本发明基于评价结果生成改善措施来解决超欠挖测量不准确的问题，提高超欠挖测量精度。

技术特征：

1.隧道爆破效果的评估改善方法，其特征在于，方法包括：

2.根据权利要求1所述的隧道爆破效果的评估改善方法，其特征在于，基于隧道结构断面轮廓参数得到隧道超欠挖目标点与隧道结构断面轮廓之间的相对位置参数包括以下过程：

3.根据权利要求1所述的隧道爆破效果的评估改善方法，其特征在于，基于相对位置参数构建隧道超欠挖目标点、隧道对应的位置网格图包括：

4.根据权利要求1所述的隧道爆破效果的评估改善方法，其特征在于，对隧道第一爆破图像进行评估，得到爆破效果对应的评估结果包括以下过程：

5.根据权利要求1所述的隧道爆破效果的评估改善方法，其特征在于，基于评估结果生成改善措施包括以下过程：

6.隧道爆破效果的评估改善系统，其特征在于，系统包括扫描模块、位置网格图构建模块、图像形成模块以及评估改善模块；

技术总结本发明涉及隧道爆破效果评估技术领域，具体涉及隧道爆破效果的评估改善方法及系统。该方法包括：对爆破后的隧道进行三维扫描，得到若干个隧道超欠挖目标点，并获取隧道结构断面轮廓参数，基于隧道结构断面轮廓参数得到待隧道超欠挖目标点与隧道结构断面轮廓之间的相对位置参数；基于相对位置参数构建隧道超欠挖目标点与隧道对应的位置网格图；对位置网格图进行图特征提取和K‑means算法聚类处理后，得到隧道第一爆破图像；对隧道第一爆破图像进行评估，得到爆破效果对应的评估结果，基于评估结果生成改善措施。本发明在对隧道爆破效果进行评估时能够提高评估结果准确性、提高评估效率。技术研发人员：依长斌,石爽受保护的技术使用者：辽宁安达爆破工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1