1.一种隧道锚索损伤智能检测及预警系统,包括多源数据采集模块,其特征在于:多源数据采集模块,通过无线电阻应变片(1)检测锚索的应变程度,通过无线超声波发射片(3)对锚索的壁厚进行检测,其中壁厚数据用于计算锚索的腐蚀程度;无线传输模块,无线电阻应变片(1)和无线超声波发射片(3)采集到的数据传输到无线传感器(2),在无线传感器(2)中,将接收到的电阻变化信号和超声波信号进行放大和滤波处理,通过模数转换器转换为数字信号,并且对数据进行压缩,然后将数据传输至数据分析与预警模块;数据分析与预警模块,对无线电阻应变片(1)和无线超声波发射片(3)的数据进行预处理,并应用机器学习算法进行特征选择,再通过模型训练与交叉验证优化参数,根据两种不同数据的处理结果对锚索剩余寿命预测及风险等级评估,并在达到预设值后进行预警;还包括智能卡环(4),用于卡接于锚索上,且每根锚索设置三个智能卡环(4),分别位于锚固段、自由段、锚头;所述智能卡环(4)包括环体(41)和智能锚固组件,所述智能锚固组件能使环体(41)打开进行卡环安装并根据锚索直径进行调节,使环体(41)与锚索紧密接触;所述多源数据采集模块和无线传输模块安装于所述智能卡环(4)内部;所述智能卡环(4)包括:所述环体(41)的内表面滑动连接有第一滑片(42)和第二滑片(43),所述第一滑片(42)和第二滑片(43)分别用于承载无线电阻应变片(1)和无线超声波发射片(3),所述第一滑片(42)和所述第一滑片(42)相互靠近的一侧分别固定连接有第一齿条(44)和第二齿条(45),所述第一齿条(44)和所述第二齿条(45)相对设置,且均为弧形齿条;所述环体(41)上设有圆环(46),所述圆环(46)中转动连接有转轴(47),所述转轴(47)的外端固定连接有旋转驱动件(48),所述转轴(47)的内端为防滑端(49),所述转轴(47)上套接有齿杆(410),所述齿杆(410)能啮合于第一齿条(44)和第二齿条(45)。
2.如权利要求1所述的一种隧道锚索损伤智能检测及预警系统,其特征在于:所述隧道锚索损伤智能检测及预警系统还包括电力供给模块,所述电力供给模块安装于所述智能卡环(4),所述电力供给模块包括锂电池、磁共振式无线充电单元,所述磁共振式无线充电单元包括发射线圈、接收线圈,所述锂电池电性连接于所述多源数据采集模块和/或无线传输模块,所述发射线圈安装于锚索与外界接触面处,并与外界电源连接,所述接收线圈安装于智能卡环(4)内部,所述接收线圈连接于锂电池。
3.如权利要求1所述的一种隧道锚索损伤智能检测及预警系统,其特征在于:所述多源数据采集模块包括:无线电阻采集单元,包括无线电阻应变片(1),所述无线电阻应变片(1)安装于智能卡环(4)内侧,所述无线电阻应变片(1)表面与锚索表面紧密接触,通过无线电阻应变片(1)对锚索的应变进行实时检测;无线超声波采集单元,通过超声波非侵入式地测量锚索的壁厚,使数据分析与预警模块能比较初始壁厚和当前壁厚,计算出锚索的腐蚀程度。
4.如权利要求1所述的一种隧道锚索损伤智能检测及预警系统,其特征在于:所述无线传输模块包括放大滤波单元(21)、数据采集处理单元(22)、无线传输单元(23);所述放大滤波单元(21)通过信号放大提高电压及超声波信号强度,通过滤波去除噪声;所述数据采集处理单元(22)对放大后的电压及超声波信号进行转为数字信号;所述无线传输单元(23)将电信号调制为无线信道中传输的形式,并把数据进行压缩,把数据传输至数据分析与预警模块。
5.如权利要求1所述的一种隧道锚索损伤智能检测及预警系统,其特征在于:所述数据分析与预警模块包括:数据预处理单元:接收无线传输模块的数据,对数据进行清洗、格式化和归一化处理;特征选择单元:运用机器学习算法,从预处理后的数据中筛选出对锚索剩余寿命预测和风险等级评估具有显著影响的特征;模型训练与交叉验证单元:根据选定的机器学习算法构建预测模型,通过交叉验证的方法,将数据集划分为训练集和验证集,多次训练模型并评估其性能;预测与评估单元:利用训练好的模型,对两种不同数据的处理结果进行锚索剩余寿命预测和风险等级评估,预测结果包括锚索的剩余使用寿命和相应的风险等级;预警与通知单元:根据预测和评估的结果,判断锚索的剩余寿命是否达到预设的预警值,一旦达到或超过预警值,系统将自动触发预警机制,通过邮件、短信或系统提示方式向相关人员发出预警通知。
6.如权利要求1所述的一种隧道锚索损伤智能检测及预警系统,其特征在于:所述无线电阻应变片(1)和无线超声波发射片(3)均固定连接于所述智能卡环(4)的内表面;所述无线传感器(2)位于所述无线电阻应变片(1)和无线超声波发射片(3)的中部。
7.如权利要求6所述的一种隧道锚索损伤智能检测及预警系统,其特征在于:所述旋转驱动件(48)设置为伺服马达,当设置为伺服马达时,伺服马达和智能锚固组件以及数据分析与预警模块信号连接。
8.如权利要求1或7所述的一种隧道锚索损伤智能检测及预警系统,其特征在于:所述环体包括第一半环和第二半环,第一半环和第二半环的一端通过卡接连接,另一端通过智能锚固组件连接;所述圆环(46)固定在第一半环上,且转轴(47)上设置有螺纹,而第二半环上开设有螺纹孔。