(19)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 202210776085.7 (22)申请日 2022.07.04 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114839696 A (43)申请公布日 2022.08.02 (73)专利权人 武九铁路客 运专线湖北有限责任 公司 地址 430200 湖北省武汉市江夏区文化大 道特1号 专利权人 中铁四局集团有限公司 　 安徽中铁 工程技术服务有限责任 公司　 中国科学院武汉岩土力学研究所 　 中铁十一局集团有限公司 　 中铁西南科 学研究院有限公司 (72)发明人 高军　王岭　另本春　孟国基　 王峰　林晓　高宇馨　王伟　 刘凯文　冯怀平　 (74)专利代理 机构 北京华沛德权律师事务所 11302 专利代理师 房德权(51)Int.Cl. G01V 11/00(2006.01) G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06K 9/62(2022.01) (56)对比文件 CN 1094613 59 A,2019.0 3.12 CN 112965136 A,2021.0 6.15 CN 107167852 A,2017.09.15 CN 109989740 A,2019.07.09 AU 2021101951 A4,2021.0 6.03 CN 110671153 A,2020.01.10 CN 102944416 A,2013.02.27 CN 111505733 A,2020.08.07 周建春 等.复杂环境大断面隧道 施工超前 地质预报技 术与工程应用. 《中外公路》 .2016,第 36卷(第04期),第238-241页. 审查员 郭清 (54)发明名称 一种多源数据融合传感三维隧道不良地质 探测方法 (57)摘要 本发明公开了一种多源数据融合传感三维 隧道不良地质探测方法， 包括建立隧道三维几何 模型， 应用有限元分析软件对隧道掌子面及两侧 进行多维传感器布设， 以获取多维状态变量参数 和多维检测变量参数； 通过多个同质检测变量参 数间的相关性， 将三维几何模型划分出多个敏 感 区域， 并融合得到每个敏感区域对应的综合检测 变量参数； 根据每个敏 感区域内的状态变量参数 计算自适应调节系数， 并利用自适应调节系数校 正综合检测变量参数， 进而提取不良特征信息； 每个敏感区域分别建立FCM分类器进行独立的初步诊断， 并根据FCM分类器的识别率确定模糊测 度， 进而采用模糊积分算法进行融合诊断。 通过 本发明能够对隧道不良地质进行探测和诊断， 准 确性高。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 114839696 B 2022.09.13 CN 114839696 B 1.一种多源数据融合传感三维隧道不良地质探测方法， 其特 征在于， 包括： 建立隧道三维几何模型， 应用有限元分析软件对隧道掌子面及两侧进行多维传感器布 设， 以获取多维状态变量 参数和多维检测变量 参数； 通过多个同质所述检测变量参数间的相关性， 将所述三维几何模型划分出多个敏感区 域， 并融合得到每 个所述敏感区域对应的综合检测变量 参数； 根据每个所述敏感区域内的所述状态变量参数计算自适应调节系数， 并利用所述自适 应调节系数 校正所述综合检测变量 参数， 进而提取不良特 征信息； 每个所述敏感区域分别建立FCM分类器进行独立的初步诊断， 并根据所述FCM  分类器 的识别率确定模糊测度， 进 而采用模糊积分算法进行融合诊断。 2.如权利要求1所述的多源数据融合传感三维隧道不良地质探测方法， 其特征在于， 所 述多维传感器布设包括： 对所述隧道三维几何模型进行有限元网格划分， 并分别在所述掌子面及两侧划分多个 检测站， 所述检测站的布设间距为 4‑5米； 每个所述检测站具有 多个异质传感器 检测点， 所述异质传感器布设间距为0.3 ‑0.5米； 所述多个 检测站和多个所述检测点均采用泰 森多边形分布， 且离地距离不小于1米。 3.如权利要求2所述的多源数据融合传感三维隧道不良地质探测方法， 其特征在于， 所 述状态变量 参数包括： 温度、 空气湿度、 涌水量、 不良气体浓度和总悬浮颗粒物浓度。 4.如权利要求3所述的多源数据融合传感三维隧道不良地质探测方法， 其特征在于， 所 述检测变量 参数包括： 地震 波数据、 电流变化和激电参数。 5.如权利要求4所述的多源数据融合传感三维隧道不良地质探测方法， 其特征在于， 所 述敏感区域划分通过 下列步骤得到： 建立任意两组同质检测变量 参数间的互相关函数； 根据所述互相关函数计算任意两组同质检测变量的相关系数， 遍历所述同质检测变量 参数； 确定相关性阈值， 并通过阈值分割划分出多个敏感区域。 6.如权利要求5所述的多源数据融合传感三维隧道不良地质探测方法， 其特征在于， 所 述综合检测变量 参数的融合过程包括： 对所述敏感区域内的同质检测变量参数进行两两互相关运算得到检测变量参数间的 互相关能量， 进 而得到任意检测变量 参数与全部同质检测变量 参数之间的总相关能量； 遍历所述同质检测变量参数， 确定各所述检测变量参数的权值， 并通过加权得到所述 敏感区域对应的综合检测变量 参数， 遍历所述敏感区域。 7.如权利要求6所述的多源数据融合传感三维隧道不良地质探测方法， 其特征在于， 所 述自适应调节系数的计算公式为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114839696 B 2； 其中， 表示自适应调节系数， 表示不良气体平均浓度、 表示平均涌水量、 表示 平均空气湿度、 表示总悬浮颗粒物 平均浓度， 表示平均温度。 8.如权利要求7所述的多源数据融合传感三维隧道不良地质探测方法， 其特征在于， 所 述校正所述综合检测变量 参数包括： ； 其中， 表示地震波检测变量， 表示修正后的地震波检测变量， 表示电流变化检 测变量， 表示修正后的电流变 化检测变 量， 表示激电参数变 量， 表示修正后的激电 参数变量。 9.如权利要求8所述的多源数据融合传感三维隧道不良地质探测方法， 其特征在于， 所 述初步诊断包括： 对所述不良特征信息进行小 波包阈值去噪和多域特 征提取； 采用局部保持投影算法进行 特征降维， 得到低维特 征向量； 将所述低维向量和已知不良地质特征向量进行合并， 并输入所述FCM  分类器， 得到各 分类器的分类识别率。 10.如权利要求9所述的多源数据融合传感三维隧道不良地质探测方法， 其特征在于， 所述融合诊断过程包括： 根据所述各分类 器的分类识别率确定单一分类 器及分类 器间的模糊测度； 采用Choquet  积分对所述模糊测度进行融合诊断， 得到各不良地质状态的平均识别 率； 将所述平均识别率大于识别率阈值的分类结果作为融合诊断结果输出。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114839696 B 3