1.一种基于多参数融合的沉井施工涌土动态预警系统,其特征在于,包括:传感器阵列模块,用于实时采集沉井施工中的土压力变化率、位移变化率、水位变化率及土体性质参数;数据处理模块,对采集的数据进行归一化处理,并生成归一化参数向量;动态参数关联分析模块,基于归一化参数向量及土体性质参数变化速率,通过递归最小二乘法在线更新动态矩阵,表征土压力、位移、水位的实时关联性;自适应协方差优化模块,结合风险梯度动态调整协方差矩阵,抑制噪声干扰;风险指数生成模块,根据动态矩阵与协方差矩阵计算权重,融合归一化参数向量生成涌土风险指数,并结合施工机械状态进行风险修正;预警输出模块,根据修正后的风险指数触发分级报警信号,并向动态参数关联分析模块与自适应协方差优化模块反馈数据,进行闭环优化。
2.根据权利要求1所述的基于多参数融合的沉井施工涌土动态预警系统,其特征在于,所述传感器阵列模块包括:沿沉井井壁周向均匀布置的土压力传感器;安装于井壁顶部、中部及底部节点的位移传感器;布置于沉井外围的地下水位监测仪;埋设于施工区域的土体性质检测仪,实时获取土体内摩擦角、粘聚力及其变化速率。
3.根据权利要求1所述的基于多参数融合的沉井施工涌土动态预警系统,其特征在于,所述动态参数关联分析模块的动态矩阵更新方法包括以下步骤:接收来自数据预处理模块的归一化参数向量;基于递归最小二乘法对动态矩阵 进行在线更新: ;其中, 为时刻 的动态矩阵,表征土压力、位移、水位的关联性; 为学习率; 为卡尔曼增益矩阵; 为预测误差向量; 为转置符号;结合土体性质参数变化速率中的粘聚力变化率 和含水率变化率 修正动态矩阵更新方向: ;其中, 、 分别为粘聚力与含水率变化率的耦合系数, 为单位矩阵, 为全一矩阵。
4.根据权利要求3所述的基于多参数融合的沉井施工涌土动态预警系统,其特征在于,所述动态矩阵的初始化方法为:构建初始动态矩阵 , 表示初始动态矩阵 为3阶实矩阵,其对角线元素为1,非对角线元素根据土压力、位移、水位的初始关联性设定。
5.根据权利要求4所述的基于多参数融合的沉井施工涌土动态预警系统,其特征在于,所述自适应协方差优化模块的协方差矩阵动态调整方法包括:接收来自风险指数生成模块的风险指数梯度;根据风险指数梯度自适应调整遗忘因子 : ;其中, 为初始遗忘因子, 为衰减系数, 为风险指数梯度;更新协方差矩阵 : ;其中, 为归一化参数向量, 表示 与 的协方差矩阵, 表示前一时刻的归一化参数向量, 表示前一时刻的协方差矩阵;将更新后的协方差矩阵 输出至风险指数生成模块。
6.根据权利要求5所述的基于多参数融合的沉井施工涌土动态预警系统,其特征在于,所述风险指数梯度的计算方法为: ;其中, 和 分别为当前时刻与前一时刻的风险指数;当 时,触发协方差矩阵的强化更新: ;其中, 为噪声阈值, 为噪声抑制系数, 为单位矩阵。
7.根据权利要求6所述的基于多参数融合的沉井施工涌土动态预警系统,其特征在于,所述风险指数生成模块的涌土风险指数计算方法包括:接收来自动态参数关联分析模块的动态矩阵 、自适应协方差优化模块的协方差矩阵 ,以及数据处理模块的归一化参数向量 ;计算权重向量 : ;其中, 为协方差矩阵的逆矩阵,且权重向量满足 , 表示权重向量 的第 个分量;生成涌土风险指数 : ;其中, 为正则化系数, 表示权重向量 的转置; 表示矩阵的Frobenius范数。
8.根据权利要求7所述的基于多参数融合的沉井施工涌土动态预警系统,其特征在于,所述风险指数生成模块的结合施工机械状态进行风险修正方法包括:接收来自传感器阵列模块的施工机械振动状态信号,当振动幅度超过阈值时,判定为机械作业干扰;对风险指数进行修正: ;其中, 表示 时刻的机械振动加速度测量值, 为预设振动阈值, 为修正系数;将修正后的风险指数 输出至预警输出模块。
9.根据权利要求8所述的基于多参数融合的沉井施工涌土动态预警系统,其特征在于,所述预警输出模块的分级报警触发方法包括:接收来自风险指数生成模块的修正后风险指数 ;根据预设风险阈值 触发分级报警信号:一级报警:当修正后风险指数 大于或等于预设风险阈值 且小于预设风险阈值 的1.2倍时触发;二级报警:当修正后风险指数 大于或等于预设风险阈值 的1.2倍时触发;无报警:当修正后风险指数 小于预设风险阈值 时维持无报警状态;当触发一级或二级报警时,将报警时刻的归一化参数向量 、修正后风险指数 、动态矩阵 及协方差矩阵 同步反馈至动态参数关联分析模块和自适应协方差优化模块,用于更新动态矩阵与协方差矩阵的实时参数。
10.根据权利要求9所述的基于多参数融合的沉井施工涌土动态预警系统,其特征在于,所述闭环优化方法包括:动态参数关联分析模块接收反馈数据后,通过强化学习更新动态矩阵: ;其中, 为基 与历史数据差异的增量矩阵;自适应协方差优化模块接收反馈数据后,重置协方差矩阵的遗忘因子: ;并基于 重新计算 ,抑制过时数据的影响;更新后的 与 回流至风险指数生成模块,形成闭环优化链路。