关键词:
工程勘察
智能视频分析
目标检测
运动分析
砂土液化预判
摘要:
岩土工程勘察智能化转型难问题亟待解决。如今巨幅上涨的人工成本、急剧压缩的外业工期、不断萎缩的项目市场等因素迫使岩土工程勘察外业工作提速增效。然而专业设备、人员以及相关研究的缺失使得转型难以为继,外业工作弄虚作假事件频发,标准贯入原位测试成果可信度低,严重影响工程质量。因此推动岩土工程勘察外业工作智能化分析成为解决转型难的关键问题。
基于目标检测、运动模式分析等智能视频分析技术,研发适用于前端数据视频采集系统、无线传输和存储方案,利用深度学习实现智能标贯击数获取,结合场地液化点预判应用实例,选取砂土液化判别因子构建概率分布模型,实现岩土工程勘察现场数据的自动化采集与智能分析,主要取得以下成果:
(1)针对岩土勘察标准贯入试验现场工作环境和流程特点,确立前端数据视频采集系统设备的指标参数,结合岩土工程勘察环境比选构建数据传输网络和存储分析平台,建立一套适用于标准贯入原位现场试验的信息化数据采集系统。
(2)对比分析不同目标检测算法,统筹标贯落锤图像与环境背景特征,选取YOLOv5为目标检测算法主体框架,结合现场工作环境复杂特点,利用自适应图像增强、滤波降噪、模型损失函数优化等技术改善检测效果,迭代优化检测算法的超参数设置,优化后的目标检测模型单帧检测准确率可达99.2%,满足运动时序分析模型的精度要求。
(3)在标贯落锤的目标检测基础上,将目标检测获得的二维坐标以时间序列重构,建立基于双层LSTM网络的运动时序分析模型,提取单次运动时序特征,并结合Mask、Drop Out训练策略,优化运动时序分析模型收敛速度和精度,实现单次运动模式92%的分类准确率,测试多段连续运动视频,结合工程实例发现运动时序分析模型的平均计数误差少于7%,证明可实现智能标贯击数获取。
(4)基于砂土液化判别理论,研究智能标贯击数获取工程应用,结合实测标贯击数、砂层埋深、场地水平峰值加速度、孔内地下水位,利用粒子群算法优化相关向量机理论,建立砂土液化预判模型,搜集整理地震液化标贯信息,构建砂土液化判别因子数据集,训练液化预判模型,以模型在训练验证集上89%的分类准确率和测试集上92%的预判有效率验证该方法的可行性,结合2011新西兰地震资料检验泛化性能,最后对比模型与规范法在实际工程中判别结果,证明自动分析岩土标贯原位测试关键信息可大大提升数据应用有效率,有益于行业的智能化转型。