本发明涉及边坡安全技术领域，具体为基于大数据轴力监测的边坡安全实时监测预警系统。
背景技术：
边坡是人类工程活动中最为常见的地质环境也是最为常见的工程形式，是岩土体在重力或人为作用的影响下所形成的具有一定倾斜度的临空面，通常所说的边坡为人工地质边坡与自然边坡的总称，随着我国基础设施建设的飞速发展，人类工程活动扰动了大量的边坡，在交通、矿山和水利等部门都涉及了大量的边坡问题，在强降雨、地震等因素的诱发下，发生边坡变形、滑坡、崩塌甚至泥石流等地质灾害，严重威胁了我国人民的生命财产安全、阻碍了经济建设的进程，因此，加强对边坡安全稳定性状态的实时监测和准确预警预报研究，及时进行灾害处置，避免或减小边坡失稳所造成的灾害以及损失，所以需要一种基于大数据轴力监测的边坡安全实时监测预警系统。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供基于大数据轴力监测的边坡安全实时监测预警系统，具备提前预警的优点，解决了现有系统不能提前预警的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于大数据轴力监测的边坡安全实时监测预警系统，包括数据收集系统，数据收集系统的输出端单向电性连接有数据管理系统，所述数据管理系统的输出端单向电性连接有高边坡检测系统，所述高边坡检测系统的输出端单向电性连接有高边坡稳定性判定系统，所述高边坡稳定性判定系统的输出端单向电性连接有安全预警系统，所述安全预警系统的输出端单向电性连接有高边坡加固系统。
优选的，所述数据管理系统包括数据存储模块、高边坡地质信息数字制图与三维表征技术模块和信息可视化模块，所述高边坡地质信息数字制图与三维表征技术模块，用于实现复杂地质体的三维表征；基于映射变换和插值技术，提出地层切剖原理，实现三维地质体模型的任意剖切、开挖以及在开挖后土方量的估算，所述信息可视化模块，用于建立高速公路高边坡海量信息数字化管理平台，实现高边坡海量工程信息的高效管理。
优选的，所述高边坡检测系统包括摄动-光纤耦合远程监测模块、无线远程监测数据传输模块和海量监测数据快速处置模块，所述摄动-光纤耦合远程监测模块，通过在摄动监测锚索上沿轴向布设不同内容的fbg光纤光栅传感器，利用测得的锚索应变，建立锚索应力与边坡岩土体变形的关联，所述无线远程监测数据传输模块，利用数据终端设备与dvb天线，实现无线远程实时数据传输，所述海量监测数据快速处置模块，利用数字化技术，绘制动态监测曲线，实现多元监测数据的过滤、存储和运算。
优选的，所述高边坡稳定性判定系统包括对比模块和判定模块，所述对比模块，通过条间力变化，将渐进演化分析模型与变分岔预测模型结合，并以时间序列反分析方法确定模型参数及等价时间间隔，建立边坡稳定性的非线性动力学预测模型，导出失稳破坏的临界判据，所述判定模块，通过将实时监测的数据与对比模块导出的数据进行比对，判断是否有滑坡的危险。
优选的，所述安全预警系统，建立高边坡变形的非线性演化模型，获得边坡非线性演化变形破坏的时间推演式，所述高边坡加固系统，联合高边坡稳定性预判方法与数值模拟，分析其典型加固处置技术对稳定性的控制效果，利用高边坡变形的非线性演化模型，给出加固处置过程中边坡主要参数的量变轨迹，根据反馈控制原理，提出加固处置原理，给出边坡变形演化不同阶段的加固处置设计方法，结合最优控制方法，优化其加固处置设计，最后根据依托工程高边坡特点，给出其加固处置技术。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过数据收集系统、数据管理系统、高边坡检测系统、高边坡稳定性判定系统和安全预警系统的配合，通过该系统对其内部的应力场进行监测，在边坡灾变演化的过程中，其内部的应力场发生变化的时间要比位移变化提前得多，边坡应力对于边坡失稳破坏的敏感性大于位移的敏感性，基于应力变化的边坡监测预警判据，就可以对公路岩质边坡其内部点位的应力变化问题行研究，掌握该边坡的安全状况，不仅经济合理，而且能把岩质边坡预警时间提前，从而达到提前预警的效果，解决了现有系统不能提前预警的问题。
2、本发明通过设计高边坡地质信息数字制图与三维表征技术模块，可以通过地质体的三维表征计算出监测锚索的安装位置，数量与深度，通过设计高边坡加固系统，便于对处于危险阶段的高边坡进行加固处理，避免滑坡等地质灾害的发生，降低边坡灾害带来的损失。
附图说明
图1为本发明工作原理图；
图2为本发明数据管理系统工作原理图；
图3为本发明高边坡检测系统工作原理图；
图4为本发明高边坡稳定性判定系统工作原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，基于大数据轴力监测的边坡安全实时监测预警系统，包括数据收集系统，数据收集系统的输出端单向电性连接有数据管理系统，数据管理系统包括数据存储模块、高边坡地质信息数字制图与三维表征技术模块和信息可视化模块，高边坡地质信息数字制图与三维表征技术模块，用于实现复杂地质体的三维表征；基于映射变换和插值技术，提出地层切剖原理，实现三维地质体模型的任意剖切、开挖以及在开挖后土方量的估算，信息可视化模块，用于建立高速公路高边坡海量信息数字化管理平台，实现高边坡海量工程信息的高效管理，通过设计高边坡地质信息数字制图与三维表征技术模块，可以通过地质体的三维表征计算出监测锚索的安装位置，数量与深度，通过设计高边坡加固系统，便于对处于危险阶段的高边坡进行加固处理，避免滑坡等地质灾害的发生，降低边坡灾害带来的损失，数据管理系统的输出端单向电性连接有高边坡检测系统，高边坡检测系统包括摄动-光纤耦合远程监测模块、无线远程监测数据传输模块和海量监测数据快速处置模块，摄动-光纤耦合远程监测模块，通过在摄动监测锚索上沿轴向布设不同内容的fbg光纤光栅传感器，利用测得的锚索应变，建立锚索应力与边坡岩土体变形的关联，无线远程监测数据传输模块，利用数据终端设备与dvb天线，实现无线远程实时数据传输，海量监测数据快速处置模块，利用数字化技术，绘制动态监测曲线，实现多元监测数据的过滤、存储和运算，高边坡检测系统的输出端单向电性连接有高边坡稳定性判定系统，高边坡稳定性判定系统包括对比模块和判定模块，对比模块，通过条间力变化，将渐进演化分析模型与变分岔预测模型结合，并以时间序列反分析方法确定模型参数及等价时间间隔，建立边坡稳定性的非线性动力学预测模型，导出失稳破坏的临界判据，判定模块，通过将实时监测的数据与对比模块导出的数据进行比对，判断是否有滑坡的危险，高边坡稳定性判定系统的输出端单向电性连接有安全预警系统，安全预警系统的输出端单向电性连接有高边坡加固系统，安全预警系统，建立高边坡变形的非线性演化模型，获得边坡非线性演化变形破坏的时间推演式，高边坡加固系统，联合高边坡稳定性预判方法与数值模拟，分析其典型加固处置技术对稳定性的控制效果，利用高边坡变形的非线性演化模型，给出加固处置过程中边坡主要参数的量变轨迹，根据反馈控制原理，提出加固处置原理，给出边坡变形演化不同阶段的加固处置设计方法，结合最优控制方法，优化其加固处置设计，最后根据依托工程高边坡特点，给出其加固处置技术，通过数据收集系统、数据管理系统、高边坡检测系统、高边坡稳定性判定系统、高边坡稳定性判定系统和安全预警系统的配合，通过该系统对其内部的应力场进行监测，在边坡灾变演化的过程中，其内部的应力场发生变化的时间要比位移变化提前得多，边坡应力对于边坡失稳破坏的敏感性大于位移的敏感性，基于应力变化的边坡监测预警判据，就可以对公路岩质边坡其内部点位的应力变化问题行研究，掌握该边坡的安全状况，不仅经济合理，而且能把岩质边坡预警时间提前，从而达到提前预警的效果，解决了现有系统不能提前预警的问题。
使用时，通过该系统对其内部的应力场进行监测，在边坡灾变演化的过程中，其内部的应力场发生变化的时间要比位移变化提前得多，边坡应力对于边坡失稳破坏的敏感性大于位移的敏感性，基于应力变化的边坡监测预警判据，就可以对公路岩质边坡其内部点位的应力变化问题行研究，掌握该边坡的安全状况，不仅经济合理，而且能把岩质边坡预警时间提前，从而达到提前预警的效果。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.基于大数据轴力监测的边坡安全实时监测预警系统，包括数据收集系统，其特征在于：数据收集系统的输出端单向电性连接有数据管理系统，所述数据管理系统的输出端单向电性连接有高边坡检测系统，所述高边坡检测系统的输出端单向电性连接有高边坡稳定性判定系统，所述高边坡稳定性判定系统的输出端单向电性连接有安全预警系统，所述安全预警系统的输出端单向电性连接有高边坡加固系统。
2.根据权利要求1所述的基于大数据轴力监测的边坡安全实时监测预警系统，其特征在于：所述数据管理系统包括数据存储模块、高边坡地质信息数字制图与三维表征技术模块和信息可视化模块，所述高边坡地质信息数字制图与三维表征技术模块，用于实现复杂地质体的三维表征；基于映射变换和插值技术，提出地层切剖原理，实现三维地质体模型的任意剖切、开挖以及在开挖后土方量的估算，所述信息可视化模块，用于建立高速公路高边坡海量信息数字化管理平台，实现高边坡海量工程信息的高效管理。
3.根据权利要求1所述的基于大数据轴力监测的边坡安全实时监测预警系统，其特征在于：所述高边坡检测系统包括摄动-光纤耦合远程监测模块、无线远程监测数据传输模块和海量监测数据快速处置模块，所述摄动-光纤耦合远程监测模块，通过在摄动监测锚索上沿轴向布设不同内容的fbg光纤光栅传感器，利用测得的锚索应变，建立锚索应力与边坡岩土体变形的关联，所述无线远程监测数据传输模块，利用数据终端设备与dvb天线，实现无线远程实时数据传输，所述海量监测数据快速处置模块，利用数字化技术，绘制动态监测曲线，实现多元监测数据的过滤、存储和运算。
4.根据权利要求1所述的基于大数据轴力监测的边坡安全实时监测预警系统，其特征在于：所述高边坡稳定性判定系统包括对比模块和判定模块，所述对比模块，通过条间力变化，将渐进演化分析模型与变分岔预测模型结合，并以时间序列反分析方法确定模型参数及等价时间间隔，建立边坡稳定性的非线性动力学预测模型，导出失稳破坏的临界判据，所述判定模块，通过将实时监测的数据与对比模块导出的数据进行比对，判断是否有滑坡的危险。
5.根据权利要求1所述的基于大数据轴力监测的边坡安全实时监测预警系统，其特征在于：所述安全预警系统，建立高边坡变形的非线性演化模型，获得边坡非线性演化变形破坏的时间推演式，所述高边坡加固系统，联合高边坡稳定性预判方法与数值模拟，分析其典型加固处置技术对稳定性的控制效果，利用高边坡变形的非线性演化模型，给出加固处置过程中边坡主要参数的量变轨迹，根据反馈控制原理，提出加固处置原理，给出边坡变形演化不同阶段的加固处置设计方法，结合最优控制方法，优化其加固处置设计，最后根据依托工程高边坡特点，给出其加固处置技术。
技术总结