基于数据处理的沉降分析方法及设备

1.本发明实施例涉及工程监测技术领域，尤其涉及一种基于数据处理的沉降分析方法及设备。


背景技术：

2.在地铁下穿隧道施工的过程中，会引发地面的沉降，地面沉降会直接影响到后期列车运行的安全性。对地面沉降值进行监测，可以有效地对地铁隧道及列车运行进行安全预警。但由于监测数据值不能表征地面沉降产生的原因，故需要对沉降监测值进一步分析。但相关的沉降分析方法中，未将监测数据在时空维度上进行联合分析，使得数据分析的准确性降低，无法最大程度上利用监测数据值。因此，开发一种基于数据处理的沉降分析方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种基于数据处理的沉降分析方法及设备。
4.第一方面，本发明的实施例提供了一种基于数据处理的沉降分析方法，包括：步骤1，剔除其余变量干扰，分析由隧道下穿产生的作用；步骤2，提取监测数据中由待研究变量作用单独产生的沉降分量；步骤3，将监测数据在时空维度上进行联合分析。
5.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析方法，步骤1具体包括：对预处理的监测数据进行分装，将隧道未下穿时的监测数据作为参照组，当同一测点在外部环境特征相同，仅有隧道下穿变量时，将隧道下穿变量与所述参照组进行捆绑，分析仅由隧道下穿产生的作用效果。
6.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析方法，步骤2具体包括：将捆绑后的隧道下穿变量与所述参照组求差值，得到隧道下穿因素单独作用产生的沉降分量差值。
7.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析方法，步骤3具体包括：所述沉降量分量差值为单独测点在时长维度上的沉降变化值，将多个独立测点进行连接，在空间维度上进行联合分析，通过可视化操作研究多个测点的沉降变化规律。
8.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析方法，对所述监测数据进行预处理包括：采用python语言剔除监测数据的噪点，包括：对缺失值进行查询、删除和填充，并对重复值和异常值进行检测。
9.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析方法，在对所述监测数据进行预处理之前，还包括：将静力水准仪采集的数据上传到云平台数据库中，云平台数据库中表的结构为测点编号、采集时长、外部环境特征、隧道是否下穿及监测数据值。
10.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析方法，。
11.第二方面，本发明的实施例提供了一种基于数据处理的沉降分析装置，包括：第一主模块，用于实现步骤1，剔除其余变量干扰，分析由隧道下穿产生的作用；第二主模块，用于实现步骤2，提取监测数据中由待研究变量作用单独产生的沉降分量；第三主模块，用于实现步骤3，将监测数据在时空维度上进行联合分析。
12.第三方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：
13.至少一个处理器；以及
14.与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
15.存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的基于数据处理的沉降分析方法。
16.第四方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的基于数据处理的沉降分析方法。
17.本发明实施例提供的基于数据处理的沉降分析方法及设备，不需对所有影响因素逐个分析，只需通过将施加所研究变量前后测点的数据分别进行结构化分类，可以精确地对所研究变量产生的作用效果进行单独分析，提高了监测数据的利用价值。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
19.图1为本发明实施例提供的基于数据处理的沉降分析方法流程图；
20.图2为本发明实施例提供的基于数据处理的沉降分析装置结构示意图；
21.图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
23.提供一种基于数据处理的沉降分析方法，由分析结果可比较研究隧道下穿时不同地质条件、施工形式、施工深度等条件下对沉降程度的影响，进而为后续隧道施工提供有价值的参考，减少后续施工的研究成本，提高后续施工的工作效率。基于这种思想，本发明实
施例提供了一种基于数据处理的沉降分析方法，参见图1，该方法包括：步骤1，剔除其余变量干扰，分析由隧道下穿产生的作用；步骤2，提取监测数据中由待研究变量作用单独产生的沉降分量；步骤3，将监测数据在时空维度上进行联合分析。
24.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析方法，步骤1具体包括：对预处理的监测数据进行分装，将隧道未下穿时的监测数据作为参照组，当同一测点在外部环境特征相同，仅有隧道下穿变量时，将隧道下穿变量与所述参照组进行捆绑，分析仅由隧道下穿产生的作用效果。
25.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析方法，步骤2具体包括：将捆绑后的隧道下穿变量与所述参照组求差值，得到隧道下穿因素单独作用产生的沉降分量差值。
26.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析方法，步骤3具体包括：所述沉降量分量差值为单独测点在时长维度上的沉降变化值，将多个独立测点进行连接，在空间维度上进行联合分析，通过可视化操作研究多个测点的沉降变化规律。
27.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析方法，对所述监测数据进行预处理包括：采用python语言剔除监测数据的噪点，包括：对缺失值进行查询、删除和填充，并对重复值和异常值进行检测。
28.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析方法，在对所述监测数据进行预处理之前，还包括：将静力水准仪采集的数据上传到云平台数据库中，云平台数据库中表的结构为测点编号、采集时长、外部环境特征、隧道是否下穿及监测数据值。
29.本发明实施例提供的基于数据处理的沉降分析方法，不需对所有影响因素逐个分析，只需通过将施加所研究变量前后测点的数据分别进行结构化分类，可以精确地对所研究变量产生的作用效果进行单独分析，提高了监测数据的利用价值。
30.在另一实施例中，本发明实施例提供的基于数据处理的沉降分析方法，包括：步骤1，将传感器监测数据上传至云平台中；将静力水准仪采集的数据上传到云平台数据库(my sql)中，此数据库中表的结构为测点编号、采集时长、外部环境特征(各可变影响因素，如：气候及气温、空气湿度、降雨情况、地下水位变化等)、隧道是否下穿、监测数据值。步骤2，对监测数据进行预处理；采用python语言，对步骤1中监测数据进行预处理，剔除数据中的噪点，包括：缺失值的处理(查询、删除、填充)；重复值的处理；异常值的检测与处理等；步骤3，将结构化数据进行分装；对步骤2已处理的监测数据进行分装，将隧道未下穿时的监测数据作为参照组，当同一测点在外部环境特征相同(或通过误差分析认定为相同)，仅有隧道下穿这一变量时，将之与参照组进行捆绑；步骤4，求得单独测点在时长维度上的沉降变化值；对步骤3中已捆绑的两组监测数据求差值，可得到隧道下穿这一因素单独作用产生的沉降分量，为单独测点在时长维度上的沉降变化值；步骤5，将多点数据在空间维度上联合分析；在步骤4基础上将多个独立测点连成体系，在空间维度上进行联合分析，通过可视化操作可研究多个测点的沉降变化规律，探究此规律的真正成因。
31.提出的基于数据处理的沉降分析方法，不需对所有影响因素逐个分析，只需通过将施加所研究变量(隧道下穿)前后测点的数据分别进行结构化分类，每种结构包含该时刻
的外部环境特征(其影响因素)，在同一外部特征下所得的该测点数据差值为此研究变量单独产生的沉降分量。进行结构化分类可十分精确地对所研究变量产生的作用效果单独分析，很大程度提高监测数据的采用价值。
32.本发明各个实施例的实现基础是通过具有处理器功能的设备进行程序化的处理实现的。因此在工程实际中，可以将本发明各个实施例的技术方案及其功能封装成各种模块。基于这种现实情况，在上述各实施例的基础上，本发明的实施例提供了一种基于数据处理的沉降分析装置，该装置用于执行上述方法实施例中的基于数据处理的沉降分析方法。参见图2，该装置包括：第一主模块，用于实现步骤1，剔除其余变量干扰，分析由隧道下穿产生的作用；第二主模块，用于实现步骤2，提取监测数据中由待研究变量作用单独产生的沉降分量；第三主模块，用于实现步骤3，将监测数据在时空维度上进行联合分析。
33.本发明实施例提供的基于数据处理的沉降分析装置，采用图2中的若干模块，不需对所有影响因素逐个分析，只需通过将施加所研究变量前后测点的数据分别进行结构化分类，可以精确地对所研究变量产生的作用效果进行单独分析，提高了监测数据的利用价值。
34.需要说明的是，本发明提供的装置实施例中的装置，除了可以用于实现上述方法实施例中的方法外，还可以用于实现本发明提供的其他方法实施例中的方法，区别仅仅在于设置相应的功能模块，其原理与本发明提供的上述装置实施例的原理基本相同，只要本领域技术人员在上述装置实施例的基础上，参考其他方法实施例中的具体技术方案，通过组合技术特征获得相应的技术手段，以及由这些技术手段构成的技术方案，在保证技术方案具备实用性的前提下，就可以对上述装置实施例中的装置进行改进，从而得到相应的装置类实施例，用于实现其他方法类实施例中的方法。例如：
35.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析装置，还包括：第一子模块，用于实现步骤1具体包括：对预处理的监测数据进行分装，将隧道未下穿时的监测数据作为参照组，当同一测点在外部环境特征相同，仅有隧道下穿变量时，将隧道下穿变量与所述参照组进行捆绑，分析仅由隧道下穿产生的作用效果。
36.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析装置，还包括：第二子模块，用于实现步骤2具体包括：将捆绑后的隧道下穿变量与所述参照组求差值，得到隧道下穿因素单独作用产生的沉降分量差值。
37.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析装置，还包括：第三子模块，用于实现步骤3具体包括：所述沉降量分量差值为单独测点在时长维度上的沉降变化值，将多个独立测点进行连接，在空间维度上进行联合分析，通过可视化操作研究多个测点的沉降变化规律。
38.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析装置，还包括：第四子模块，用于实现对所述监测数据进行预处理包括：采用python语言剔除监测数据的噪点，包括：对缺失值进行查询、删除和填充，并对重复值和异常值进行检测。
39.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于数据处理的沉降分析装置，还包括：第五子模块，用于实现在对所述监测数据进行预处理之前，还包括：将静力水准仪采集的数据上传到云平台数据库中，云平台数据库中表的结构
为测点编号、采集时长、外部环境特征、隧道是否下穿及监测数据值。
40.本发明实施例的方法是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图3所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)、通信接口(communications interface)、至少一个存储器(memory)和通信总线，其中，至少一个处理器，通信接口，至少一个存储器通过通信总线完成相互间的通信。至少一个处理器可以调用至少一个存储器中的逻辑指令，以执行前述各个方法实施例提供的方法的全部或部分步骤。
41.此外，上述的至少一个存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个方法实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
42.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
43.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的一些部分所述的方法。
44.附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、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。基于这种认识，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，所述模块、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方式中，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，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，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动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。
45.需要说明的是，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括
……
"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过
程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
46.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。