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原文传递一种基于K近邻法的锚杆锚固质量等级评定方法

专利名称：	一种基于K近邻法的锚杆锚固质量等级评定方法
摘要：	本发明提供一种基于K近邻法的锚杆锚固质量等级评定方法，包括以下步骤：通过声波反射法获取反射波数据，通过对信号进行归一化，平滑，确定新零点，求取峰值和对x方向进行修正，使用K近邻法对本次测量和已经标定的测量结果进行对比，该方法通过对数据的选取，实现了对不同长度杆长的锚杆锚固质量的定量分类。本方法使用K近邻法对本次测量和已经标定的测量结果进行对比，当距离最小时说明本次测量与样本集中的测量相似，因此可以用样本集中的结果作为本次测量的结果；K的选择决定了不单是按相似度而还按相似的多少进行判定，保证了测量的准确性；本方法中仅仅涉及到平滑、峰值计算、插值和距离计算，具有计算简单、结果准确等特点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	中国水利水电第七工程局有限公司
发明人：	王开华;杨森;周继中;冯子亮;侯明正
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910877585.8
公开号：	CN110455922A
代理机构：	成都厚为专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	夏柯双
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	610000四川省成都市郫都区郫筒镇北大街成灌东路349号
主权项：	1.一种基于K近邻法的锚杆锚固质量等级评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，使用声波反射法获取锚杆的杆底前反射信号；步骤2，对反射信号进行归一化处理，包括y方向和x方向的归一化；步骤3，对信号进行平滑，确定x方向的新零点；步骤4，求取y方向的峰值以及x方向修正系数，修正x坐标；步骤5，按增加的x方向间隔，对波形进行重采样；步骤6，准备测试样本集合并进行人工标定；步骤7，针对具体测量得到本次测量值以及选择样本集；步骤8，使用K近邻分类方法对本次测量进行分类。 2.根据权利要求1所述的一种基于K近邻法的锚杆锚固质量等级评价方法，其特征在于：所述步骤1中的获取锚杆的杆底前反射信号的步骤包括：在进行锚固质量检测时，时域信号记录长度都超过杆底反射时程，超过的数据应预先去除；可以根据预先确定的杆长和外露杆长，在反射信号中直接去除，从而准确得到杆底前的全部反射信号。 3.根据权利要求1所述的一种基于K近邻法的锚杆锚固质量等级评价方法，其特征在于：所述步骤2中的y方向和x方向的归一化的步骤包括： Y方向归一化指将反射信号的纵坐标归一化到设定的振幅区间，可先求出反射信号在y方向绝对值最大的振幅值，然后将所有的振幅值按该振幅值与设定的振幅区间最大值的比例，等比例缩放； X方向归一化指将反射信号的时间横坐标归一化到新的时间间隔为单位，即按新的时间间隔进行重采样；时间归一化可采用插值算法进行。 4.根据权利要求1所述的一种基于K近邻法的锚杆锚固质量等级评价方法，其特征在于：所述步骤3中的对信号进行平滑和确定x方向的新零点的步骤包括：对信号进行平滑可以采用移动平均平滑方法；确定波形的新零点，可以从现有的零点开始，求取波形y方向绝对值的移动平均值；从现有零点开始，求取波形y方向绝对值的全部平均值，若移动平均值大于全部平均值的阈值1时，确定为新零点；新零点前的数据全部清空；也可以根据预先得到的外露长度，计算出新的零点的位置。 5.根据权利要求1所述的一种基于K近邻法的锚杆锚固质量等级评价方法，其特征在于：所述步骤4中求取y方向的峰值以及x方向修正系数的步骤包括：在正方向的峰值称为上峰值，在负方向的峰值称为下峰值；在后续计算中上下峰值分别计算，但下峰值取其绝对值参与计算；取前3个上下峰值的间隔平均值作为本次测量的基准，计算该值与事先设定的系数2的比值作为修正系数，然后对峰值数据的x坐标进行修正处理。 6.根据权利要求1所述的一种基于K近邻法的锚杆锚固质量等级评价方法，其特征在于：所述步骤5中按增加的x方向间隔对波形进行重采样的步骤包括：首先确定x方向新的间隔，使用插值的方法并对波形进行重采样；此时得到的数据，在幅度和波形上进行了统一，但每个测量得到的数据个数会有差别。 7.根据权利要求1所述的一种基于K近邻法的锚杆锚固质量等级评价方法，其特征在于：所述步骤6中准备测试样本集合并进行人工标定的步骤包括：针对典型的应用场景和典型的杆长进行现场测试，得到测试样本集合；对这些测试样本集合，按上述步骤1~5进行处理，得到最终的数据集；采用人工方式对其锚固质量进行评级，得到相应的分类标签；按规程的规定一共有四个等级，对应ABCD四个标签。 8.根据权利要求1所述的一种基于K近邻法的锚杆锚固质量等级评价方法，其特征在于：所述步骤7中针对具体测量得到本次测量值以及选择样本集的步骤包括：针对某次的具体测量，使用上述步骤1~5，得到本次的测量值；根据本次测量的数据的个数，从样本集合中取出个数大于等于本次测量的子样本集，作为本次分类的样本集；对每个样本，顺序读取与本次测量值个数相同的值参与计算。 9.根据权利要求1所述的一种基于K近邻法的锚杆锚固质量等级评价方法，其特征在于：所述步骤8中使用K近邻分类方法对本次测量进行分类的步骤包括：首先设定K值；先计算测量数据和样本数据对应的y值的差值，然后求全部y值差值的平方和，最后开平方，得到本次测量与样本的距离；取距离最小的K个样本的分类结果进行投票，投票个数最多的分类，就是为本次测量的分类结果。
所属类别：	发明专利