《基於超音波束全向陣列的地下圍壓空間形變記憶監測》是依託重慶大學，由鄭偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於超音波束全向陣列的地下圍壓空間形變記憶監測
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄭偉
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
地下空間複雜環境下的圍壓態引出監測區域覆蓋性難題，對目前的結構形變監測技術提出嚴峻挑戰。本項目通過探索超聲發射波束落點自選擇機理並仿生人腦記憶的認知行為，提出基於超音波束全向陣列的地下圍壓空間形變記憶監測模型。該模型將單束超聲在結構表面的投射區域映射為輪廓記憶面，提出非確定性輪廓記憶面測量新機制，實現波束角內結構形變監測的區域覆蓋性。在此基礎上構建超音波束球狀陣列,將輪廓記憶面擴展成立體記憶空間，以地球經緯模型對形變記憶空間進行可視化映射，進而構建基於分散式系統的連續空間監測體系。最後建立模擬記憶認知行為的智慧型信息處理模型,通過探索瞬時記憶、短時記憶、長時記憶的時域特性仿生機理進行海量監測數據的智慧型處理及規模控制，實現對地下圍壓空間形變的全方位線上監測。項目構建的模型及裝置將為未來城市地下空間的運營安全提供防災預警的新理論方法和關鍵技術,具有重要的科學意義和套用前景。
結題摘要
地下空間在複雜環境下的圍壓態引出監測區域覆蓋性難題，對目前的結構形變監測技術提出挑戰。本項目構建了一種超音波束全向陣列監測模型，通過研究超音波束非確定性輪廓記憶測量面模型、超音波束全向陣列及形變記憶空間可視化映射模型、超聲形變監測擬人記憶智慧型信息處理模型等新方法, 探索高覆蓋形變監測機制，為地下圍壓空間的全方位實時形變監測提供新思路。項目將單束超聲在結構表面的投射區域映射為輪廓記憶面，將傳統的確定性測量點模型改進為非確定性測量面模型。研製了全補償超聲收發閉環相位測控電路將測距精度提高到毫米級，以測距精度的提高換取超音波束對測量區域形變的高敏感度，實現單束超聲對波束角內結構形變監測的區域覆蓋性。進而實現了一種基於超聲雙感測器的結構輪廓形變區域定位方法並在此基礎上組建分散式監測系統，實現結構輪廓形變區域定位並減小單超音波束的形變敏感死區。在此基礎上構建超音波束球狀陣列, 在球形結構體的表面設計經緯線，建立經緯分明的陣列布局機制，將輪廓記憶面擴展成立體記憶空間。地下空間形變監測的各向信息映射在地球經緯平面圖上，形成超聲全向陣列經緯映射圖。項目在探討全向陣列的盲區問題並提出解決方案的基礎上，進一步研究了全向陣列形變動態感知機制，基於SOFM神經網路進行了超聲感測器優先權分配及動態調度，建立了全向陣列發現形變、定位形變、追蹤形變軌跡的自動化監測機制。 項目採用超聲形變信息的實時處理和離線處理兩種信息處理方式，構建了基於遺傳算法的SVM自適應決策模型實現超聲形變信息的自適應處理。根據人腦記憶在信息處理上的時空能力差異，項目利用瞬時記憶進行結構形變的感知識別；利用短時記憶進行結構形變的實時評估；利用長時記憶進行結構形變歷史數據回憶及演化分析，實現形變演化時變信號的自適應處理，並進一步實現基於記憶遺忘機理的時域分段數據規模控制方法。項目還構建了BP-Hopfield-RGB複合網路，實現超聲全向陣列形變安全等級的可視化顯示。 項目構建的模型及裝置為未來城市地下空間的運營安全提供了防災預警的新理論方法和關鍵技術，具有重要的科學意義和套用前景。
