(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111310753.9 (22)申请日 2021.11.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113744395 A (43)申请公布日 2021.12.0 3 (73)专利权人 辽博信息科技 （山 东） 有限公司 地址 252000 山东省聊城市高新 技术产业 开发区庐山南路5号云商大厦A栋2－ A27 (72)发明人 于学明　辛巧芝　 (74)专利代理 机构 苏州创智慧成知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 32419 代理人 周波琴 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06F 30/13(2020.01)G06F 30/27(2020.01) G08B 21/18(2006.01) (56)对比文件 CN 113611085 A,2021.1 1.05 CN 105809246 A,2016.07.27 CN 102425148 A,2012.04.25 CN 111832223 A,2020.10.27 CN 10782 9452 A,2018.0 3.23 CN 113202152 A,2021.08.0 3 US 10809083 B1,2020.10.20 US 201826 6128 A1,2018.09.20 许恒山等.灰色系统 理论在沉降监测预报中 的应用研究. 《江苏 科技信息》 .2017,(第01期), R.P. Chen 等.Ground movement i nduced by paral lel EPB tun nels in silty soils. 《Tunnelling and underground space technology》 .201 1, 审查员 闪赛 (54)发明名称 一种建筑地基沉降的监测预警方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种建筑地基沉降的监测预 警方法及系统， 涉及地基沉降监测领域， 包括： 建 立目标建筑三维模型； 通过所述目标建筑三维模 型获取传感器节点的坐标信息， 根据传感器节点 的坐标信息变化获取目标建筑的位移信息， 将所 述位移信息与历史监测数据进行对比分析生成 位移偏差率； 判断所述位移偏 差率是否大于预设 阈值， 若大于， 则生成地基沉降报警信息； 根据所 述监测数据时序序列生成目标建筑沉降量曲线， 建立目标建筑沉降预测模型， 根据预测结果运用 目标建筑三维模 型进行预演， 并根据预测结果生 成目标建筑地基沉降加固方案。 本发 明实现了建 筑地基沉降的实时监测， 为建筑地基沉降监测提 供更准确的数据支撑及危险预测。 权利要求书4页 说明书12页 附图4页 CN 113744395 B 2022.01.25 CN 113744395 B 1.一种建筑地基沉降的监测预警方法， 其特 征在于， 包括： 获取目标建筑的设计图纸信 息及三维点云数据， 将所述目标建筑的设计图纸信 息进行 特征提取， 根据所述特 征及所述 三维点云数据建立目标建筑三维模型； 通过所述目标建筑三维模型获取无线传感器网络中传感器节点的坐标信 息， 根据传感 器节点的坐标信息变化获取目标建筑的位移信息； 将所述位移信 息与历史监测数据进行对比分析生成位移偏差率， 判断所述位移偏差率 是否大于预设阈值， 若大于， 则生成地基沉降报警信息； 根据传感器节点的监测数据生成监测数据时序序列， 根据 所述监测数据时序序列生成 目标建筑沉降量曲线； 将所述沉降量曲线及目标建筑预设区域内地质状况信息结合基于神经网络建立目标 建筑沉降预测模型； 将所述沉降预测模型的预测结果 运用所述目标建筑三维模型进行 预演； 所述的将所述沉降量曲线及目标建筑预设区域内地质状况信息结合基于神经网络建 立目标建筑沉降预测模型， 具体为： 建立灰色模型， 将监测数据时序序列导入所述灰色模型生成监测数据的预测值， 计算 所述监测数据的预测 值的加权平均值， 并将所述加权平均值作为新预测 值， 计算所述新预 测值与真实值之间的误差信息； 将目标建筑沉降量曲线进行滤波去噪， 获取目标建筑预设区域内地质状况信息， 将所 述新预测值、 去噪后的目标建筑沉降量曲线及目标建筑预设区域内地质状况信息生成样本 数据， 并进行归一 化处理； 基于神经网络建立目标建筑沉降预测模型， 根据样本数据确定目标建筑沉降预测模型 的输入层、 输出层 及隐藏层的参数， 并进行初始化训练； 运用所述目标建筑沉降预测模型根据 所述误差信 息预测得到误差预测信 息， 根据所述 误差预测信息将所述 新预测值进行修 正得到目标建筑的最终沉降预测值； 还包括： 获取目标建筑预设区域内地质状况信息及目标建筑自身状况信息， 根据类别 特征将所述 地质状况信息及所述目标建筑自身状况信息进行聚类分析， 生成类别特 征； 通过目标建筑预设区域内地质状况信 息及目标建筑自身状况信 息中提取影响因子， 将 所述影响因子及所述类别特征融合获取对目标建筑安全性的贡献， 得到影响因子的权重信 息； 通过所述权重信息对所述影响因子进行评价， 生成安全性评价信息， 将所述安全性评 价信息设置监测时间标签； 根据所述 安全性评价信息生成目标建筑的安全性预警信息； 建立建筑安全数据库， 根据所述监测时间标签将所述类别特征、 影响因子及安全性评 估信息之间的关系进行存 储； 所述无线传感器网络包括数据处理模块、 无线通信模块、 传感器节点模块、 电源供给模 块。 2.根据权利要求1所述的一种建筑地基沉降的监测预警方法， 其特征在于， 所述的通过 所述目标建筑三 维模型获取无线传感器网络中传感器节点的坐标信息， 根据传感器节点的 坐标信息变化获取目标建筑的位移信息， 具体为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 113744395 B 2将目标建筑的三维模型进行分层处理， 生成第 一监测面、 第 二监测面及第 三监测面， 预 设基点， 获取 各监测面到基点的高度基准 值； 在各监测面中将传感器节点按照 正六边形阵列分布， 汇聚节点位于第 二监测面的中心 位置； 在目标建筑三维模型中标注传感器节点与汇聚节点的安装位置， 并获取所述安装位置 的坐标信息； 根据各监测面上传感器节点的坐标信 息计算与 所述基点所在平面的垂直距离， 计算所 述垂直距离与所述高度基准 值的差值， 根据所述差值得到预设监测时间的位移信息； 无线传感器网络中各监测面的传感器节点将监测的位移信息发送到汇聚节点； 所述汇聚节点判断所述位移信 息是否为有效监测数据， 若所述位移信 息大于预设位移 阈值， 则将位移信息发送到数据处 理模块。 3.根据权利要求1所述的一种建筑地基沉降的监测预警方法， 其特征在于， 所述的根据 传感器节点的监测数据生成监测数据时序序列， 根据所述监测数据时序序列生成目标建筑 沉降量曲线， 具体为： 将各监测面传感器节点的监测数据与监测时间点进行匹配生成监测数据时序 序列； 通过各监测层 传感器节点的监测数据时序 序列生成各监测层的对应沉降量曲线； 将第一监测面沉降量曲线、 第 二监测面沉降曲线及第 三监测面沉降曲线进行拟合生成 目标建筑沉降量曲线； 通过所述目标建筑沉降量曲线获取目标建筑在预设监测时间内的沉降趋势变化。 4.根据权利要求3所述的一种建筑地基沉降的监测预警方法， 其特征在于， 还包括， 通 过监测面传感器节点 监测的位移信息获取目标建筑的不均匀沉降分布， 具体为： 将监测面中传感器节点在预设时间点的监测数据进行对比分析； 获取监测面中各传感器节点的位移差， 将所述位移差进行倒序排序， 获取最大位移差、 最小位移差； 根据预设时间点各监测面对应的最大位移差和最小位移差通过目标建筑三维模型获 取目标建筑各监测面的不均匀沉降分布； 根据所述目标建筑各监测面的不均匀沉降分布， 生成建筑裂缝 预警信息 。 5.一种建筑地基沉降的监测预警系统， 其特征在于， 该系统包括： 存储器、 处理器， 所述 存储器中包括一种建筑地基沉降的监测预警方法程序， 所述一种建筑地基沉降的监测预警 的方法程序被所述处 理器执行时实现如下步骤： 获取目标建筑的设计图纸信 息及三维点云数据， 将所述目标建筑的设计图纸信 息进行 特征提取， 根据所述特 征及所述 三维点云数据建立目标建筑三维模型； 通过所述目标建筑三维模型获取无线传感器网络中传感器节点的坐标信 息， 根据传感 器节点的坐标信息变化获取目标建筑的位移信息； 将所述位移信 息与历史监测数据进行对比分析生成位移偏差率， 判断所述位移偏差率 是否大于预设阈值， 若大于， 则生成地基沉降报警信息； 根据传感器节点的监测数据生成监测数据时序序列， 根据 所述监测数据时序序列生成 目标建筑沉降量曲线； 将所述沉降量曲线及目标建筑预设区域内地质状况信息结合基于神经网络建立目标权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 113744395 B 3