一种锚杆光纤受力监测方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及锚杆结构工程的，尤其是涉及一种锚杆光纤受力监测方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、锚杆在控制隧道变形、限制边坡和基坑变形等方面具有很好的效果，特别是在隧道的施工过程中得到了广泛的应用。迫切需要深入研究锚杆控制围岩位移的定量化评价方法，监测锚杆受力为类似工程提供经验，因此对于锚杆监测的需要越来越迫切。

2、目前隧道、边坡和基坑中对锚杆的受力监测主要是应变片法，这种方法存在着钢管表面贴片易损坏、成活率低、引线困难、施工慢以及数据量少等缺点。而光纤光栅监测技术在土木工程中应用逐渐广泛，特别是在桥梁工程、钢结构建筑、基坑工程以及边坡工程中有广阔的空间，具有数据准确、数据量大、精度高和数据传输方便等诸多优势，但由于地下工程的特殊性，很多锚杆结构都在围岩或者岩土体中，现有锚杆的光纤引出技术主要是全段刻槽的方法，由于其刻槽工艺难度大、价格昂贵，这导致了光纤光栅在锚杆中安装和引线困难，并且基于目前的锚杆施工工艺，很容易导致光纤在施工锚杆和注浆过程中受损，因此，存在一定的改进空间。

技术实现思路

1、为了便于获取光纤光栅对锚杆的监测数据，提高锚杆稳定性监测结果准确性，本技术提供一种锚杆光纤受力监测方法、系统、设备及介质。

2、本技术的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种锚杆光纤受力监测方法，所述锚杆光纤受力监测方法包括步骤：

4、获取待监测锚杆建设的锚杆点云数据，将所述锚杆点云数据导入至三维软件中作为锚杆三维点云数据；

5、根据所述锚杆三维点云数据，获取待监测锚杆建设的锚杆信息数据，其中，所述锚杆信息数据包括锚杆病害信息和锚杆病害数据；

6、基于所述锚杆信息数据，确定待监测锚杆建设中的锚杆病害图像；

7、获取与待监测锚杆建设的匹配的目标光纤模型，将所述锚杆病害图像贴图于所述目标光纤模型中进行可视化显示。

8、通过采用上述技术方案，在锚杆建设时，对待监测锚杆建设进行数据采集，将采集到的数据作为锚杆点云数据，能够及时获取实际锚杆建设的情况，通过三维软件将锚杆点云数据处理呈三维点云数据，能够便于工作人员从三维点云数据中直观地获知锚杆建设的锚杆信息，具体的，能够直观地查看到锚杆建设中的锚杆病害信息和锚杆病害数据，即锚杆病害的类型和锚杆病害的坐标，根据锚杆病害信息和锚杆病害数据结合，能够快速地得到锚杆病害图像，并基于在锚杆建设前预设的目标光纤模型，将实时得到的锚杆病害图像根据锚杆病害的位置添加到目标光纤模型中，对目标光纤模型进行更新调整，工作人员能够从更新调整后的光纤模型上直观地查看到锚杆建设中锚杆病害情况及具体位置，使锚杆建设数据能够在光纤模型上实时可视化，能够便于工作人员及时对锚杆建设进行维护管理，提高锚杆建设管理水平以及锚杆建设数据的准确性。

9、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据所述锚杆三维点云数据，获取待监测锚杆建设的锚杆信息数据，其中，所述锚杆信息数据包括锚杆病害信息和锚杆病害数据，具体包括：

10、将所述锚杆三维点云数据输入至预先训练的锚杆建设识别模型中，得到所述锚杆建设识别模型输出的锚杆信息数据；

11、根据所述锚杆信息数据获取锚杆病害信息和锚杆病害数据。

12、通过采用上述技术方案，通过将获取到的锚杆三维点云数据输入至训练好的锚杆建设识别模型中，能够快速得到锚杆信息数据，从锚杆信息数据中提取得到锚杆病害信息和锚杆病害数据，通过锚杆病害信息，便于工作人员直观地查看到待监测锚杆建设的出现的锚杆病害类型，通过锚杆病害数据，便于工作人员了解锚杆病害的尺寸、深度、面积和坐标等详细信息。

13、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述将所述锚杆三维点云数据输入至预先训练的锚杆建设识别模型中，获取所述锚杆信息数据之前，包括：

14、对所述锚杆三维点云数据依次进行异常剔除处理、滤波处理以及数据标定处理；

15、将所述异常剔除处理、数据标定处理以及滤波处理后的锚杆三维点云数据作为标准锚杆三维点云数据。

16、通过采用上述技术方案，通过对锚杆三维点云数据进行异常剔除处理，能够从采集到的锚杆三维点云数据中去掉不属于待监测锚杆建设的锚杆数据，提高锚杆三维点云数据的准确性，对进行过异常剔除处理后的锚杆三维点云数据再进行滤波处理，能够提供稳定的锚杆三维点云数据，对进行过滤波处理后的锚杆三维点云数据再进行数据标定处理，便于工作人员能够准确获取锚杆建设的实际轮廓，将进行晚异常剔除处理、数据标定处理和滤波处理后的锚杆三维点云数据作为待输入至训练好的锚杆识别模型中的标注锚杆三维点云数据，能够进一步提高了锚杆建设的数据的准确性。

17、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基于所述锚杆信息数据，确定待监测锚杆建设中的锚杆病害图像，具体包括：

18、基于所述锚杆病害信息，得到锚杆病害类型，基于所述锚杆病害数据，得到锚杆病害详细数据；

19、根据所述锚杆病害类型和锚杆病害详细数据，基于至预先设置的锚杆建设病害知识库中，获取对应的锚杆病害图像。

20、通过采用上述技术方案，从锚杆病害信息中，工作人员可快速地知道待监测锚杆建设中的出现的锚杆病害类型，从锚杆病害数据中，获取到锚杆病害详细数据，如发生锚杆病害的尺寸、深度、面积大小和位置等信息，根据锚杆病害类型和锚杆病害详细数据，与锚杆建设病害知识库匹配，准确地得到锚杆病害图像，有利于工作人员准确掌握锚杆建设中的锚杆病害情况。

21、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述获取与待监测锚杆建设的匹配的目标光纤模型，将所述锚杆病害图像贴图于所述目标光纤模型中进行可视化显示之后，还包括：

22、根据所述目标光纤模型中包括的各所述锚杆病害图像，对待监测锚杆建设进行锚杆病害评级；

23、根据所述锚杆病害评级结果，将所述锚杆病害评级结果反馈至监控终端，执行与所述锚杆病害评级结果相适配的管理操作。

24、通过采用上述技术方案，得到贴图有锚杆病害图像的目标光纤模型后，工作人员可以根据锚杆病号图像中的锚杆病害类型进行锚杆建设锚杆病害评级，根据得到的锚杆病害评级结果，便于工作人员根据不同的锚杆病害制定适合的锚杆建设的维护管理方案，从而提高锚杆建设管理水平。

25、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据所述目标光纤模型中包括的各所述锚杆病害图像，对待监测锚杆建设进行锚杆病害评级，具体包括：

26、基于所述锚杆病害图像计算出锚杆病害面积，根据所述锚杆病害面积，得到待监测锚杆建设的锚杆异常率；

27、基于所述锚杆异常率，对待监测锚杆建设进行锚杆病害评级。

28、通过采用上述技术方案，根据目标光纤模型中的锚杆病害图像，计算出锚杆建设对应的锚杆病害面积，基于锚杆病害面积进而计算待监测锚杆建设的锚杆异常率，例如锚杆建设中的锚杆破损率和破损程度等指数，以锚杆异常率作为锚杆建设的锚杆病害评级基准，使工作人员得到待监测锚杆建设的锚杆病害评级结果，便于后续工作人员制定锚杆建设维护管理方案。

29、本技术的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

30、一种锚杆光纤受力监测装置，所述锚杆光纤受力监测装置包括：

31、点云数据模块，用于获取待监测锚杆建设的锚杆点云数据，将所述锚杆点云数据导入至三维软件中作为锚杆三维点云数据；

32、锚杆信息数据获取模块，用于根据所述锚杆三维点云数据，获取待监测锚杆建设的锚杆信息数据，其中，所述锚杆信息数据包括锚杆病害信息和锚杆病害数据；

33、图像处理模块，用于基于所述锚杆信息数据，确定待监测锚杆建设中的锚杆病害图像；

34、数据可视化模块，用于获取与待监测锚杆建设的匹配的目标光纤模型，将所述锚杆病害图像贴图于所述目标光纤模型中进行可视化显示。

35、通过采用上述技术方案，在锚杆建设时，对待监测锚杆建设进行数据采集，将采集到的数据作为锚杆点云数据，能够及时获取实际锚杆建设的情况，通过三维软件将锚杆点云数据处理呈三维点云数据，能够便于工作人员从三维点云数据中直观地获知锚杆建设的锚杆信息，具体的，能够直观地查看到锚杆建设中的锚杆病害信息和锚杆病害数据，即锚杆病害的类型和锚杆病害的坐标，根据锚杆病害信息和锚杆病害数据结合，能够快速地得到锚杆病害图像，并基于在锚杆建设前预设的目标光纤模型，将实时得到的锚杆病害图像根据锚杆病害的位置添加到目标光纤模型中，对目标光纤模型进行更新调整，工作人员能够从更新调整后的光纤模型上直观地查看到锚杆建设中锚杆病害情况及具体位置，使锚杆建设数据能够在光纤模型上实时可视化，能够便于工作人员及时对锚杆建设进行维护管理，提高锚杆建设管理水平以及锚杆建设数据的准确性。

36、本技术的上述目的三是通过以下技术方案得以实现的：

37、一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述锚杆光纤受力监测方法的步骤。

38、本技术的上述目的四是通过以下技术方案得以实现的：

39、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述锚杆光纤受力监测方法的步骤。

40、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

41、1、在锚杆建设时，对待监测锚杆建设进行数据采集，将采集到的数据作为锚杆点云数据，能够及时获取实际锚杆建设的情况，通过三维软件将锚杆点云数据处理呈三维点云数据，便于工作人员从三维点云数据中直观地获知锚杆建设的锚杆信息，根据锚杆病害信息和锚杆病害数据结合，能够快速地得到锚杆病害图像，并基于在锚杆建设前预设的目标光纤模型，将实时得到的锚杆病害图像根据锚杆病害的位置添加到目标光纤模型中，工作人员能够从更新调整后的光纤模型上直观地查看到锚杆建设中锚杆病害情况及具体位置，使锚杆建设数据能够在光纤模型上实时可视化，能够便于工作人员及时对锚杆建设进行维护管理，提高锚杆建设管理水平以及锚杆建设数据的准确性；

42、2、对锚杆三维点云数据进行异常剔除处理，能够从采集到的锚杆三维点云数据中去掉不属于待监测锚杆建设的锚杆数据，提高锚杆三维点云数据的准确性，对进行过异常剔除处理后的锚杆三维点云数据再进行数据标定处理，便于工作人员能够准确获取锚杆建设的实际轮廓，对进行过数据标定处理后的锚杆三维点云数据再进行滤波处理，能够提供稳定的锚杆三维点云数据，进一步提高了锚杆建设的数据的准确性；

43、3、在锚杆病害信息中，工作人员可快速地知道待监测锚杆建设中的出现的锚杆病害类型，从锚杆病害数据中，获取到锚杆病害详细数据，如发生锚杆病害的尺寸、深度、面积大小和位置等信息，根据锚杆病害类型和锚杆病害详细数据，与锚杆建设病害知识库匹配，准确地得到锚杆病害图像，有利于工作人员准确掌握锚杆建设中的锚杆病害情况；

44、4、在得到贴图有锚杆病害图像的目标光纤模型后，工作人员可以根据锚杆病号图像中的锚杆病害类型进行锚杆建设锚杆病害评级，根据得到的锚杆病害评级结果，便于工作人员根据不同的锚杆病害制定适合的锚杆建设的维护管理方案，从而提高锚杆建设管理水平。