钻爆法隧道掌子面前方围岩级别智能预测方法及装置与流程

本申请涉及隧道工程领域，具体而言，涉及一种钻爆法隧道掌子面前方围岩级别智能预测方法及装置。

背景技术：

隧道是地下空间必要建筑物，随着设计理念、施工工艺的不断革新，隧道工程逐渐向大埋深、大断面发现发展。围岩级别的预测指导隧道设计、施工，保证隧道施工安全起到了关键性作用。

目前，围岩级别预测方法仍停留在传统人工围岩级别预测技术层面。如掌子面数码成像信息(含掌子面地质素描)、凿岩台车钻进参数信息、超前地质钻探信息(物探信息辅助)等手段。传统方法多依靠经验，预测准确度较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例提供了一种钻爆法隧道掌子面前方围岩级别智能预测方法及装置，旨在提高围岩级别预测准确性。

第一方面，本实施例提供一种钻爆法隧道掌子面前方围岩级别智能预测方法，包括

基于掌子面精细化分级结果，对掌子面各层围岩级别进行模糊化预处理；

根据掌子面围岩模糊化分层结果，基于图形空间映射原理，构建钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型；

基于构建的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型，通过已揭示的掌子面精细化分级结果，预测未揭示的掌子面前方设定范围内围岩级别。

结合第一方面的实施例，在一些实施例中，基于掌子面精细化分级结果，对掌子面各层围岩级别进行模糊化预处理，包括

根据炮孔位置信息与掌子面外轮廓图绝对坐标坐标关系，在炮孔分布图的基础上，将炮孔分布图网格化，实现掌子面分块；

根据对炮孔分级结果，通过加权平均计算，确定各块围岩级别，实现掌子面精细化分级；

基于掌子面精细化分级结果，通过模糊化处理，实现掌子面围岩分区分级。

结合第一方面的实施例，在一些实施例中，根据掌子面围岩模糊化分层结果，基于图形空间映射原理，构建钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型，包括

将隧道沿纵断面剖分，基于空间位置关系与图形空间映射原理，确定钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测线方程；

根据钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测线方程和隧道几何尺寸，构建不同的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型。

结合第一方面的实施例，在一些实施例中，基于构建的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型，通过已揭示的掌子面精细化分级结果，预测未揭示的掌子面前方设定范围内围岩级别，包括

通过两个相邻已揭示掌子面围岩精细化分级结果，预测前方设定范围内的掌子面围岩级别。

第二方面，本申请提供一种钻爆法隧道掌子面前方围岩级别确定装置，包括

预处理模块，所述预处理模块用于基于掌子面精细化分级结果，对掌子面各层围岩级别进行模糊化预处理；

构建模块，所述构建模块用于根据掌子面围岩模糊化分层结果，基于图形空间映射原理，构建钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型；

确定模块，所述确定模块用于基于构建的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型，通过已揭示的掌子面精细化分级结果，预测未揭示的掌子面前方设定范围内围岩级别。

结合第二方面的实施例，在一些实施例中，预处理模块具体用于

根据炮孔位置信息与掌子面外轮廓图绝对坐标坐标关系，在炮孔分布图的基础上，将炮孔分布图网格化，实现掌子面分块；

根据对炮孔分级结果，通过加权平均计算，确定各块围岩级别，实现掌子面精细化分级；

基于掌子面精细化分级结果，通过模糊化处理，实现掌子面围岩分区分级。

结合第二方面的实施例，在一些实施例中，构建模块具体用于

将隧道沿纵断面剖分，基于空间位置关系与图形空间映射原理，确定钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测线方程；

根据钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测线方程和隧道几何尺寸，构建不同的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型。

结合第二方面的实施例，在一些实施例中，所述确定模块具体用于

通过两个相邻已揭示掌子面围岩精细化分级结果，预测前方设定范围内的掌子面围岩级别。

第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如前述的方法。

第四方面，本申请提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述的方法。

本发明的有益效果是：该钻爆法隧道掌子面前方围岩级别智能预测方法基于掌子面精细化分级结果，对掌子面各层围岩级别进行模糊化预处理；根据掌子面围岩模糊化分层结果，基于图形空间映射原理，构建钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型；基于构建的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型，通过已揭示的掌子面精细化分级结果，预测未揭示的掌子面前方设定范围内围岩级别。该方法较少的引入主观因素影响，克服了传统方法预测准确度较低的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本申请实施例提供的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别智能预测方法的流程图；

图2是本申请实施例提供的炮孔分布网格化处理结果示意图；

图3是本申请实施例提供的相邻两个已揭示掌子面出现围岩级别上下分层预测模糊化处理流程示意图；

图4是本申请实施例提供的相邻两个已揭示掌子面出现围岩级别左右分层预测模糊化处理流程示意图；

图5是本申请实施例提供的相邻两个已揭示掌子面出现围岩级别倾斜分层预测模糊化处理流程示意图；

图6是本申请实施例提供的相邻两个已揭示掌子面出现围岩级别上下分层预测示意图；

图7是本申请实施例提供的相邻两个已揭示掌子面出现围岩级别左右分层预测示意图；

图8是本申请实施例提供的相邻两个已揭示掌子面出现围岩级别倾斜分层预测示意图；

图9是本申请实施例提供的电子设备的基本结构的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

图1示出了根据本公开的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别智能预测方法的一个实施例的流程图。请参阅图1，该钻爆法隧道掌子面前方围岩级别智能预测方法用于隧道工程领域，预测掌子面前方围岩级别。

请参见图1，该钻爆法隧道掌子面前方围岩级别智能预测方法包括如下步骤：

步骤101，基于掌子面精细化分级结果，对掌子面各层围岩级别进行模糊化预处理。

在这里，步骤101具体包括

根据炮孔位置信息与掌子面外轮廓图绝对坐标坐标关系，在炮孔分布图的基础上，将炮孔分布图网格化(请参阅图2，图2示出了炮孔分布网格化处理结果示意图)，实现掌子面分块。

根据对炮孔分级结果，通过加权平均计算，确定各块围岩级别，实现掌子面精细化分级。

基于掌子面精细化分级结果，通过模糊化处理，实现掌子面围岩分区分级。

在一种具体的实施方案中，相邻两个已揭示掌子面出现围岩级别上下分层预测模糊化处理流程示意图，参见图3；相邻两个已揭示掌子面出现围岩级别左右分层预测模糊化处理流程示意图，参见图4；相邻两个已揭示掌子面出现围岩级别倾斜分层预测模糊化处理流程示意图，参见图5。

步骤102，根据掌子面围岩模糊化分层结果，基于图形空间映射原理，构建钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型。

在这里，步骤102具体包括

根据掌子面围岩模糊化分层结果，利用图形空间映射原理，构建钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型过程中，根据步骤101所得到的已揭示的两个掌子面围岩模糊化分层结果，分别确定两个已揭示隧道掌子面分层线(若以揭示掌子面围岩级别“无分层”现象，则分层层面位置在拱顶)。

将隧道沿纵断面剖分，利用空间位置关系与图形空间映射原理，确定钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测线方程。

根据钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测线方程和隧道几何尺寸，构建不同的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型。

相邻两个已揭示掌子面出现围岩级别上下分层预测示意图如图6所示；相邻两个已揭示掌子面出现围岩级别左右分层预测示意图如图7所示；相邻两个已揭示掌子面出现围岩级别倾斜分层预测示意图如图8所示。

步骤103，基于构建的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型，通过已揭示的掌子面精细化分级结果，预测未揭示的掌子面前方设定范围内围岩级别。

随着隧道不断的掘进，揭示的掌子面围岩级别数据不断更新，通过机器可对前方10m范围内的掌子面围岩级别做出多次预测、迭代更新，以此提高预测准确度。

该钻爆法隧道掌子面前方围岩级别智能预测方法基于掌子面精细化分级结果，对掌子面各层围岩级别进行模糊化预处理；根据掌子面围岩模糊化分层结果，基于图形空间映射原理，构建钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型；基于构建的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型，通过已揭示的掌子面精细化分级结果，预测未揭示的掌子面前方设定范围内围岩级别。该方法较少的引入主观因素影响，克服了传统方法预测准确度较低的技术问题。

另外，该方法开创“智能、高效、少人、无人”的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别智能预测新模式，具有传统方法所不具有的高度智能化。

进一步，作为对上述所示方法的实现，本公开提供了一种钻爆法隧道掌子面前方围岩级别确定装置，该装置实施例与图1所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。

本申请另公开一种钻爆法隧道掌子面前方围岩级别确定装置包括：预处理模块，所述预处理模块用于基于掌子面精细化分级结果，对掌子面各层围岩级别进行模糊化预处理；构建模块，所述构建模块用于根据掌子面围岩模糊化分层结果，基于图形空间映射原理，构建钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型；确定模块，所述确定模块用于基于构建的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型，通过已揭示的掌子面精细化分级结果，预测未揭示的掌子面前方设定范围内围岩级别。

在一些可选的实施方式中，预处理模块具体用于

根据炮孔位置信息与掌子面外轮廓图绝对坐标坐标关系，在炮孔分布图的基础上，将炮孔分布图网格化，实现掌子面分块；

根据对炮孔分级结果，通过加权平均计算，确定各块围岩级别，实现掌子面精细化分级；

基于掌子面精细化分级结果，通过模糊化处理，实现掌子面围岩分区分级。

在一些可选的实施方式中，构建模块具体用于

将隧道沿纵断面剖分，基于空间位置关系与图形空间映射原理，确定钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测线方程；

根据钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测线方程和隧道几何尺寸，构建不同的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型。

在一些可选的实施方式中，所述确定模块具体用于

通过两个相邻已揭示掌子面围岩精细化分级结果，预测前方设定范围内的掌子面围岩级别。

下面参考图9，其示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备的结构示意图。本公开实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、pda(个人数字助理)、pad(平板电脑)、pmp(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字tv、台式计算机等等的固定终端。图9示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图9所示，电子设备可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)901，其可以根据存储在只读存储器(rom)902中的程序或者从存储装置908加载到随机访问存储器(ram)903中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram903中，还存储有电子设备900操作所需的各种程序和数据。处理装置901、rom902以及ram903通过总线904彼此相连。输入/输出(i/o)接口905也连接至总线904。

通常，以下装置可以连接至i/o接口905：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置906；包括例如液晶显示器(lcd)、扬声器、振动器等的输出装置907；包括例如磁带、硬盘等的存储装置908；以及通信装置909。通信装置909可以允许电子设备与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图9示出了具有各种装置的电子设备，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置909从网络上被下载和安装，或者从存储装置908被安装，或者从rom6902被安装。在该计算机程序被处理装置901执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。

需要说明的是，本公开的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

在一些实施方式中，客户端、服务器可以利用诸如http(hypertexttransferprotocol，超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“lan”)，广域网(“wan”)，网际网(例如，互联网)以及端对端网络(例如，adhoc端对端网络)，以及任何当前已知或未来研发的网络。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。

上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：基于掌子面精细化分级结果，对掌子面各层围岩级别进行模糊化预处理；根据掌子面围岩模糊化分层结果，基于图形空间映射原理，构建钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型；基于构建的钻爆法隧道掌子面前方围岩级别预测模型，通过已揭示的掌子面精细化分级结果，预测未揭示的掌子面前方设定范围内围岩级别。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，预处理模块还可以被描述为“基于掌子面精细化分级结果，对掌子面各层围岩级别进行模糊化预处理的单元”。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑设备(cpld)等等。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

以上仅为本申请的优选实施方式而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。