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基于深度学习的道路自动化监测系统及其应用研究

柳士伟 王荣 张同虎 吴回国

柳士伟, 王荣, 张同虎, 吴回国. 基于深度学习的道路自动化监测系统及其应用研究[J]. 岩土工程技术, 2024, 38(5): 527-532. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.004
引用本文: 柳士伟, 王荣, 张同虎, 吴回国. 基于深度学习的道路自动化监测系统及其应用研究[J]. 岩土工程技术, 2024, 38(5): 527-532. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.004
Liu Shiwei, Wang Rong, Zhang Tonghu, Wu Huiguo. Road Automation Monitoring System Based on Deep Learning: an Application Research[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2024, 38(5): 527-532. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.004
Citation: Liu Shiwei, Wang Rong, Zhang Tonghu, Wu Huiguo. Road Automation Monitoring System Based on Deep Learning: an Application Research[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2024, 38(5): 527-532. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.004

基于深度学习的道路自动化监测系统及其应用研究

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.05.004
详细信息
    作者简介:

    柳士伟,男,1980年生,汉族,河南商城人,硕士,工程师,主要从事软基处理与基础工程研究。E-mail:2516406115@qq.com

  • 中图分类号: U415

Road Automation Monitoring System Based on Deep Learning: an Application Research

  • 摘要: 在道路施工监测中,传统的监测方法效率低,无法实时连续准确地预测土体变形。提出一种集成人工智能技术的道路自动化监测系统,该系统由实时物联网系统和数据处理系统组成。实时物联网系统包括双压力传感器埋入式沉降仪、数据采集系统和网络传输系统;数据处理系统则利用深度学习算法对实测数据进行训练,实现土体变形的预测。介绍了该监测系统的构成和工作原理,通过现场试验对该监测系统进行验证,将双压力传感器埋入式沉降仪的数据与沉降板的数据进行对比分析,结果显示两者之间的误差仅为6.7%,表明自动化监测仪器在道路施工监测中具有高精度。同时,现场试验结果还证明了基于深度学习算法的变形预测方法能够准确地对道路施工过程中的土体变形进行预测,其预测最大误差仅为5.3%。

     

  • 图  1  系统组成

    图  2  双压力传感器埋入式沉降仪的结构示意图[16]

    图  3  数据传输网络的物理组成示意图

    图  4  数据采集与传输集成装置内部图

    图  5  LSTM单元结构图

    图  6  观测点平面布置图(单位:m)

    图  7  截面1各测点沉降随时间变化曲线

    图  8  截面2各测点沉降随时间变化曲线

    图  9  模型在训练过程中损失值变化趋势

    图  10  各截面测点的预测结果和实测结果对比

    表  1  模型结构及超参数

    模型细节
    优化器Adam
    损失函数MSE
    批量大小16
    Epoch500
    学习率0.01
    下载: 导出CSV

    表  2  各截面测点预测结果的MAE和MAPE统计表

    测点MAE/mmMAPE/%
    截面1-A1.170.67
    截面1-B0.950.46
    截面1-C0.990.55
    截面2-A0.154.8
    截面2-B0.155.3
    截面2-C0.164.3
    下载: 导出CSV
  • [1] 谭捍华. 基于综合监测信息的类土质边坡动态施工影响分析[J]. 公路交通科技,2011,28(6):40-46. doi: 10.3969/j.issn.1002-0268.2011.06.007
    [2] XU H, LI F, ZHAO W, et al. Research on remote automatic monitoring system of high and steep slope based on FBG tilt sensor[J]. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science,2019,267(4):042091. doi: 10.1088/1755-1315/267/4/042091
    [3] 殷建华, 丁晓利, 杨育文, 等. 常规仪器与全球定位仪相结合的全自动化遥控边坡监测系统[J]. 岩石力学与工程学报,2004(3):357-364. doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2004.03.001
    [4] 李 胜, 齐嘉义, 胡海永, 等. 露天矿边坡自动化监测关键技术研究[J]. 煤田地质与勘探,2016,44(6):124-128,135. doi: 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.06.023
    [5] 任月龙, 李如仁, 张 信. 基于多传感器网的露天矿边坡形变监测[J]. 煤炭学报,2014,39(5):868-873.
    [6] 李爱国, 岳中琦, 谭国焕, 等. 香港某边坡综合自动监测系统的设计和安装[J]. 岩石力学与工程学报,2003,22(5):790-796. doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2003.05.019
    [7] 肖贤建, 徐立中, 樊棠怀, 等. 高边坡传感器网络协同监测及信息融合系统模式[J]. 河海大学学报(自然科学版),2009,37(2):222-227.
    [8] 李 博, 张拥军, 李乾龙, 等. 采动边坡稳定性远程在线监测预警系统[J]. 工矿自动化,2016,42(11):5-9.
    [9] DING X, REN D, MONTGOMERY B, et al. Automatic monitoring of slope deformations using geotechnical instruments[J]. Journal of Surveying Engineering,2000,126(2):57-68. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9453(2000)126:2(57)
    [10] ZHAO Y, QIAN Q. A new type of automatic monitoring system of static and dynamic displacement on dam and slope[J]. Procedia Engineering,2012,43:387-392. doi: 10.1016/j.proeng.2012.08.067
    [11] 刘小生, 张学庄, 王爱公. 边坡稳定性自动监测系统[J]. 煤炭学报,2007(5):473-476. doi: 10.3321/j.issn:0253-9993.2007.05.006
    [12] 乐旭东, 刘纪峰, 曾武华, 等. 自动化监测系统在滑坡变形监测的应用研究[J]. 公路,2021,66(10):90-93.
    [13] 陈昀灏. 软基高速公路宕渣低路堤动力响应与沉降预测研究[D]. 长沙: 中南大学, 2022.
    [14] 邱红胜, 杨 雨, 李东健, 等. 基于等时距处理和IOWHA算子的路基沉降预测[J]. 科学技术与工程,2022,22(20):8884-8892.
    [15] 王 珊. 高速公路路基沉降监测与预测方法的研究[D]. 唐山: 华北理工大学, 2020.
    [16] 王周兵, 张玮鹏, 胡 义, 等. 孤山库区地质灾害自动化监测与信息化防治研究[J]. 人民长江,2022,53(S2):202-206.
    [17] DEHGHAN S, SATTARI G, CHEHREH C S, et al. Prediction of uniaxial compressive strength and modulus of elasticity for Travertine samples using regression and artificial neural networks[J]. Mining Science and Technology (China),2010,20(1):41-46. doi: 10.1016/S1674-5264(09)60158-7
    [18] PARK H I, KIM K S, KIM H Y. Field performance of a genetic algorithm in the settlement prediction of a thick soft clay deposit in the southern part of the Korean peninsula[J]. Engineering Geology,2015,196:150-157. doi: 10.1016/j.enggeo.2015.07.012
    [19] 吴跃东, 李通达, 刁红国, 等. 双压力传感器埋入式沉降仪的研制及应用[J]. 岩土工程学报,2017,39(S1):38-42. doi: 10.11779/CJGE2017S1008
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-30
  • 修回日期:  2023-10-09
  • 录用日期:  2023-12-25
  • 网络出版日期:  2024-10-09
  • 刊出日期:  2024-10-09

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