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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：本发明公开了一种高寒区路基物理力学状态智能感知与预报系统，所述系统包括路基灾变信息库、数据传输与分析系统、灾变预报预警系统三部分，其中：所述路基灾变信息库由静态信息数据库和动态信息库组成；所述静态信息数据库用于提供路基建设服役期的基础数据信息；所述动态信息库用于提供物理状态指标和力学状态指标；所述数据传输与分析系统用于对传感器数据进行近距离整合和远距离无线传输，基于路基物理力学感知数据进行路基稳定服役指标预测；所述灾变预报预警系统用于对未来不同时间的路基服役状态进行预报。本发明可为寒区高速铁路正常安全运营提供可靠保障。

主权项：1.一种高寒区轨道路基物理力学状态智能感知与预报系统，其特征在于所述系统包括轨道路基灾变信息库、数据传输与分析系统、灾变预报预警系统三部分，其中：所述轨道路基灾变信息库由静态信息数据库和动态信息库组成；所述静态信息数据库用于提供轨道路基建设服役期的基础数据信息；所述静态信息数据库包括车况信息库、地理信息库、工程地质信息库、历史病害信息库、室内外试验信息库，其中：所述车况信息库用于提供运行列车型号、车速、时间；所述地理信息库、工程地质信息库用于提供轨道路基工程沿线水文地质概况、气候分布特点、降雨、降水数据；所述历史病害信息库用于提供定期病害检测结果数据；所述室内外试验信息库用于提供轨道路基物理状态相关的多场互馈经验模型以及路基力学状态相关的动力学特性演化规律模型；所述动态信息库用于提供物理状态指标和力学状态指标；所述动态信息库包括物理状态感知系统和力学状态感知系统，其中：所述物理状态感知系统用于表征如下物理状态指标：轨道路基物理状态的电场、水分场、温度场、变形场数据；其中，轨道路基物理状态的电场、水分场、温度场相互转化的关系模型如公式1所示： （1）；式中，、、、、、均为经验参数，针对不同土体进行标定，为冻土电阻率，为未冻水含量，为冻结温度；所述力学状态感知系统用于表征如下力学状态指标：轨道路基力学状态的加速度、动应变、动应力数据；所述数据传输与分析系统用于对传感器数据进行近距离整合和远距离无线传输，并基于轨道路基物理力学感知数据进行路基稳定服役指标预测；所述数据传输与分析系统包括数据集成无线传输模块、监测数据预处理模块、数据智能分析与处理模型三部分，其中：所述数据集成无线传输模块用于监测数据远程传输网络；所述监测数据预处理模块用于异常数据处理和数据去噪处理；所述数据智能分析与处理模型用于明确寒区轨道路基物理场信息之间的内在关联和寒区轨道路基动力学参数之间的内在关联；所述数据智能分析与处理模型包括基于卷积神经网络技术的图像数据分析获得物理场对应的电阻率云图、未冻水含量云图、温度场云图，以及基于BP神经网络技术构建的轨道路基物理场预测模型；所述轨道路基物理场预测模型的构建方法基于轨道路基灾变信息库中动态信息库中的电场、水分场、温度场、变形场及静态信息库中的室内试验模型信息，结合全卷积神经网络算法进行构建，所述动态信息库中的电场、水分场、温度场、变形场数据信息均以图像的形式呈现；所述灾变预报预警系统用于对未来不同时间的轨道路基服役状态进行预报；所述轨道路基灾变信息库和数据传输与分析系统为灾变预报预警系统提供预报与预警的指标和各指标的阈值，轨道路基灾变信息库对数据传输与分析系统中预测模型的建立提供基础，灾变预报预警系统对预测模型结果进行判别，即与阈值相比，是否达到预报或预警值；所述灾变预报预警系统包括长期预报模块、中期预报模块、短期预报模块和自动报警模块，其中：所述长期预报模块用于对一年以后的路基稳定服役状态进行预报；所述中期预报模块用于对半年以后的路基稳定服役状态进行预报；所述短期预报模块用于对一个月以后的路基稳定服役状态进行预报；所述自动报警模块功能用于对1天以后的路基稳定服役状态进行预报。

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