本發(fā)明涉及混凝土檢測(cè)，具體涉及一種基于深度學(xué)習(xí)的混凝土坍落度檢測(cè)方法及攪拌泵車。

背景技術(shù)：

1、混凝土坍落度作為混凝土施工與質(zhì)量控制的關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)于確保施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全具有重要意義。傳統(tǒng)的檢測(cè)混凝土坍落度的方法主要依賴于人工抽樣檢測(cè)，即采用混凝土坍落度筒進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，該方法通過人工將混凝土裝入標(biāo)準(zhǔn)尺寸的混凝土坍落度筒中，搗實(shí)后拔出筒，測(cè)量混凝土拌合物坍落的高度來評(píng)估其混凝土坍落度。

2、然而，這種傳統(tǒng)的檢測(cè)方法存在以下不足：首先，人工抽樣檢測(cè)混凝土坍落度的不確定度較大，由于操作人員的技能水平、測(cè)試環(huán)境的差異以及混凝土自身的不均勻性，導(dǎo)致同一批次的混凝土的混凝土坍落度測(cè)試結(jié)果可能存在較大偏差，影響施工質(zhì)量的準(zhǔn)確評(píng)估；其次，傳統(tǒng)方法難以有效應(yīng)對(duì)原材料波動(dòng)對(duì)混凝土坍落度的影響，在混凝土生產(chǎn)過程中，原材料的質(zhì)量、配比以及環(huán)境條件等因素都可能對(duì)混凝土的混凝土坍落度產(chǎn)生影響。當(dāng)原材料發(fā)生波動(dòng)時(shí)，如水泥的品質(zhì)變化、骨料的含水量波動(dòng)等，混凝土的混凝土坍落度也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。然而，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法由于依賴人工抽樣和手動(dòng)測(cè)試，無法準(zhǔn)確反映這種波動(dòng)，從而無法及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)以確?；炷恋馁|(zhì)量穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種基于深度學(xué)習(xí)的混凝土坍落度檢測(cè)方法及攪拌泵車，以解決傳統(tǒng)混凝土檢測(cè)方法不確定度高以及難以應(yīng)對(duì)原材料波動(dòng)對(duì)混凝土坍落度影響的問題。

2、一種基于深度學(xué)習(xí)的混凝土坍落度檢測(cè)方法，包括：

3、s1：收集歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)與坍落過程數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)、預(yù)處理后的坍落過程數(shù)據(jù)，具體步驟包括：

4、s11：收集歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)，每條歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)包括混凝土坍落度、水泥強(qiáng)度、骨料平均粒徑與配合比數(shù)據(jù)；配合比數(shù)據(jù)包括混凝土中水泥、水、砂、骨料的比例，以重量比表示；混凝土坍落度的單位為毫米，水泥強(qiáng)度的單位為mpa，骨料平均粒徑的單位為毫米；

5、s12：將視頻攝像機(jī)的幀率設(shè)置為每秒30幀，并確保視頻攝像機(jī)位于混凝土的正前方，即主視圖角度，拍攝混凝土的坍落過程，得到坍落過程數(shù)據(jù)；

6、s13：對(duì)歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)進(jìn)行缺失值去除，并采用3σ原則去除異常值，再進(jìn)行歸一化，得到預(yù)處理后的歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)；對(duì)坍落過程數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，并拆分為一系列連續(xù)的視頻幀，得到預(yù)處理后的坍落過程數(shù)據(jù)；

7、s2：提取原材料特征與配合比特征，并計(jì)算標(biāo)識(shí)特征向量，構(gòu)建歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)庫；

8、s3：在預(yù)處理后的坍落過程數(shù)據(jù)中，提取每個(gè)視頻幀的坍落最高點(diǎn)，計(jì)算瞬時(shí)混凝土坍落度并進(jìn)行拼接，得到混凝土坍落度序列；

9、s4：提取初步混凝土坍落度與混凝土坍落度序列特征，并根據(jù)混凝土坍落度序列特征，對(duì)初步混凝土坍落度進(jìn)行第一修正，得到第一混凝土坍落度；

10、s5：收集本次混凝土坍落度檢測(cè)的原材料數(shù)據(jù)，計(jì)算其標(biāo)識(shí)特征向量，并利用歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)識(shí)特征向量，對(duì)第一混凝土坍落度進(jìn)行第二修正，得到第二混凝土坍落度。

11、進(jìn)一步的，所述s2提取原材料特征與配合比特征，并計(jì)算標(biāo)識(shí)特征向量，構(gòu)建歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)庫，包括：

12、首先，將水泥強(qiáng)度、骨料平均粒徑與混凝土坍落度進(jìn)行拼接，得到初步原材料特征；將配合比數(shù)據(jù)與混凝土坍落度進(jìn)行拼接，得到初步配合比特征；其次，構(gòu)建權(quán)重門控機(jī)制，利用初步原材料特征、初步配合比特征，計(jì)算第一配合比門、第一原材料門、第二配合比門、第二原材料門，并提取原材料特征與配合比特征；再次，根據(jù)原材料特征與配合比特征，計(jì)算標(biāo)識(shí)特征向量。

13、進(jìn)一步的，所述s2還包括：

14、s21：將水泥強(qiáng)度、骨料平均粒徑與混凝土坍落度進(jìn)行拼接，得到初步原材料特征，將配合比數(shù)據(jù)與混凝土坍落度進(jìn)行拼接，得到初步配合比特征；

15、s22：構(gòu)建權(quán)重門控機(jī)制，提取原材料特征與配合比特征，計(jì)算方式為：

16、；

17、其中，為第一配合比門，為第一原材料門，為第二配合比門，為第二原材料門，分別為第一、第二、第三、第四權(quán)重矩陣，分別為第一、第二、第三、第四偏置向量，為sigmoid函數(shù)，為配合比特征，為原材料特征，為向量點(diǎn)積；

18、s23：結(jié)合原材料特征與配合比特征，計(jì)算標(biāo)識(shí)特征向量，計(jì)算方式為：

19、；

20、其中，為標(biāo)識(shí)特征向量，為拼接操作；

21、步驟s21、s22、s23的計(jì)算過程統(tǒng)一記為：

22、；

23、其中，為標(biāo)識(shí)特征向量計(jì)算操作；

24、s24：將所有標(biāo)識(shí)特征向量、骨料平均粒徑、水泥強(qiáng)度、配合比數(shù)據(jù)、混凝土坍落度逐條存入關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，得到歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)庫。

25、在本發(fā)明中，步驟s23將經(jīng)過權(quán)重門控機(jī)制處理后的原材料特征和配合比特征進(jìn)行拼接，形成標(biāo)識(shí)特征向量，標(biāo)識(shí)特征向量代表歷史案例的特點(diǎn)，被用于后續(xù)的混凝土坍落度第二修正的過程。

26、步驟s2的核心在于權(quán)重門控機(jī)制，該機(jī)制通過兩組門控信號(hào)（第一配合比門、第一原材料門，以及第二配合比門、第二原材料門）能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整原材料特征和配合比特征的權(quán)重。

27、門控信號(hào)結(jié)合原材料和配合比數(shù)據(jù)的特性，通過權(quán)重矩陣和偏置向量的線性變換，再結(jié)合sigmoid函數(shù)進(jìn)行激活得到；門控信號(hào)為每個(gè)特征分配一個(gè)動(dòng)態(tài)的權(quán)重，這些權(quán)重不是固定不變的，而是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的特性（如原材料的種類、配合比的比例等）進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整的，使得模型能夠自動(dòng)地適應(yīng)不同原材料和配合比的變化，從而更準(zhǔn)確地捕捉它們對(duì)混凝土坍落度的影響。

28、權(quán)重門控機(jī)制起到了一種特征選擇和抑制的作用，通過門控信號(hào)的計(jì)算，模型可以自動(dòng)地識(shí)別出哪些特征對(duì)于混凝土坍落度的預(yù)測(cè)是重要的，并給予它們較大的權(quán)重；這種特征選擇和抑制的能力，有助于模型更加專注于那些對(duì)預(yù)測(cè)真正有價(jià)值的特征，從而提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

29、與傳統(tǒng)方法相比，權(quán)重門控機(jī)制的優(yōu)勢(shì)在于它能夠根據(jù)數(shù)據(jù)的特性進(jìn)行特征選擇，避免了人工特征選擇的主觀性；同時(shí)，通過門控信號(hào)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，可以使得模型在面對(duì)不同原材料和配合比時(shí)具有更強(qiáng)的泛化能力；有助于后續(xù)步驟更加準(zhǔn)確地計(jì)算標(biāo)識(shí)特征向量、構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，并為后續(xù)坍落度修正提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)支持。

30、進(jìn)一步的，所述s3在預(yù)處理后的坍落過程數(shù)據(jù)中，提取每個(gè)視頻幀的坍落最高點(diǎn)，計(jì)算瞬時(shí)混凝土坍落度并進(jìn)行拼接，得到混凝土坍落度序列，包括：

31、s31：在預(yù)處理后的坍落過程數(shù)據(jù)中，針對(duì)每個(gè)視頻幀，進(jìn)行混凝土坍落區(qū)域識(shí)別，計(jì)算方式為：

32、；

33、其中，為混凝土坍落區(qū)域圖像，為裁剪操作，為yolov5模型操作，為預(yù)處理后的坍落過程數(shù)據(jù)；

34、s32：根據(jù)混凝土坍落區(qū)域圖像，提取每個(gè)視頻幀的坍落最高點(diǎn)，計(jì)算方式為：

35、；

36、其中，為混凝土坍落邊緣輪廓線，為opencv的findcontours函數(shù)，為canny邊緣檢測(cè)算法；

37、提取混凝土坍落邊緣輪廓線中縱坐標(biāo)最大的點(diǎn)，并將此點(diǎn)作為該視頻幀的坍落最高點(diǎn)；

38、s33：對(duì)每個(gè)視頻幀的坍落最高點(diǎn)，采用透視投影逆變換公式，計(jì)算混凝土坍落距離，作為該視頻幀的瞬時(shí)混凝土坍落度，并對(duì)每個(gè)視頻幀的瞬時(shí)混凝土坍落度進(jìn)行拼接，得到混凝土坍落度序列。

39、混凝土坍落度序列通過提取每個(gè)視頻幀的坍落最高點(diǎn)，并計(jì)算瞬時(shí)混凝土坍落度進(jìn)行拼接得到，這一過程精確地記錄了混凝土從開始坍落到結(jié)束的全過程，能夠全面、連續(xù)地反映混凝土的坍落變化，在后續(xù)混凝土坍落度的第一修正過程中，混凝土坍落度序列作為關(guān)鍵輸入，充分利用了混凝土坍落過程中的動(dòng)態(tài)信息，提高了坍落度計(jì)算的準(zhǔn)確性。

40、進(jìn)一步的，所述s4提取初步混凝土坍落度與混凝土坍落度序列特征，并根據(jù)混凝土坍落度序列特征，對(duì)初步混凝土坍落度進(jìn)行第一修正，得到第一混凝土坍落度，包括：

41、s41：取混凝土坍落度序列中的最后一個(gè)值，作為初步混凝土坍落度distance；

42、s42：提取混凝土坍落度序列特征，計(jì)算方式為：

43、；

44、其中，為第一混凝土坍落度序列特征，為第一長短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)操作，為第二混凝土坍落度序列特征，為第二長短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)操作，為多層感知機(jī)操作；

45、s43：根據(jù)混凝土坍落度序列特征，對(duì)初步混凝土坍落度進(jìn)行第一修正，得到第一混凝土坍落度，計(jì)算方式為：

46、；

47、其中，第一混凝土坍落度，為多層感知機(jī)操作。

48、在本發(fā)明中，步驟s42通過兩個(gè)長短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)（lstm）分別提取混凝土坍落度序列的特征；lstm作為一種特殊的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠捕捉序列數(shù)據(jù)中的長期依賴關(guān)系；在此步驟中，第一個(gè)lstm網(wǎng)絡(luò)專注于提取坍落速度的變化趨勢(shì)；第二個(gè)lstm網(wǎng)絡(luò)則側(cè)重于提取坍落形態(tài)的變化，為后續(xù)的第一修正提供豐富的特征信息。

49、進(jìn)一步的，所述s5收集本次混凝土坍落度檢測(cè)的原材料數(shù)據(jù)，計(jì)算其標(biāo)識(shí)特征向量，并利用歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)識(shí)特征向量，對(duì)第一混凝土坍落度進(jìn)行第二修正，得到第二混凝土坍落度，包括：

50、s51：收集本次混凝土坍落度檢測(cè)的原材料數(shù)據(jù)，包括本次混凝土坍落度檢測(cè)的水泥強(qiáng)度、骨料平均粒徑、配合比數(shù)據(jù)，以及第一混凝土坍落度；然后將本次混凝土坍落度檢測(cè)的水泥強(qiáng)度、骨料平均粒徑與混凝土坍落度進(jìn)行拼接，得到本次原材料特征，將本次檢測(cè)的配合比數(shù)據(jù)與混凝土坍落度進(jìn)行拼接，得到本次配合比特征；

51、s52：計(jì)算本次混凝土坍落度檢測(cè)的標(biāo)識(shí)特征向量，計(jì)算方式為：

52、；

53、其中，為本次混凝土坍落度檢測(cè)的標(biāo)識(shí)特征向量；

54、s53：計(jì)算本次混凝土坍落度檢測(cè)的標(biāo)識(shí)特征向量與歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)庫中的所有標(biāo)識(shí)特征向量的相似度，并將相似度最高標(biāo)識(shí)特征向量作為修正標(biāo)識(shí)特征向量，計(jì)算方式為：

55、；

56、其中，為本次混凝土坍落度檢測(cè)的標(biāo)識(shí)特征向量與歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)庫中的第i個(gè)標(biāo)識(shí)特征向量的相似度，i為數(shù)據(jù)索引，為余弦相似度計(jì)算，為歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)庫中的第i個(gè)標(biāo)識(shí)特征向量，為修正標(biāo)識(shí)特征向量，為取最大時(shí)的操作；

57、s54：利用修正標(biāo)識(shí)特征向量對(duì)第一混凝土坍落度進(jìn)行第二修正，得到第二混凝土坍落度，計(jì)算方式為：

58、；

59、其中，為第二混凝土坍落度。

60、在本發(fā)明中，s5通過計(jì)算本次混凝土坍落度檢測(cè)的標(biāo)識(shí)特征向量與歷史數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)識(shí)特征向量的相似度，來找到與本次檢測(cè)最相似的歷史案例；標(biāo)識(shí)特征向量綜合了原材料特性、配合比以及坍落度的關(guān)鍵信息，是混凝土坍落度的重要表征；余弦相似度作為一種常用的向量相似度度量方法，能夠準(zhǔn)確反映兩個(gè)向量在多維空間中的方向一致性；在混凝土坍落度檢測(cè)中，由于特征向量的各個(gè)維度具有不同的量綱和取值范圍，因此余弦相似度比歐氏距離等度量方法更加適用。

61、傳統(tǒng)方法大多只基于本次檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行坍落度評(píng)估，而步驟s53則充分利用了歷史數(shù)據(jù)庫中的大量數(shù)據(jù)，基于最匹配的歷史坍落度數(shù)據(jù)對(duì)第一混凝土坍落度進(jìn)行更準(zhǔn)確的修正；此外，通過相似度計(jì)算實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同原材料、配合比和坍落度情況的靈活處理，比傳統(tǒng)方法具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。

62、本發(fā)明還公開了一種攪拌泵車，包括：

63、車體；

64、底盤，設(shè)于所述車體底部，用于支撐所述車體；

65、攪拌裝置，設(shè)于所述底盤上，用于攪拌混凝土；

66、臂架，設(shè)于所述底盤上且位于所述車體后部；

67、泵送系統(tǒng)，所述泵送系統(tǒng)通過輸送管道與所述臂架連接，用于將混凝土從所述攪拌裝置中泵送到指定位置，并通過所述臂架送至施工點(diǎn)；

68、動(dòng)力裝置，設(shè)于所述車體內(nèi)，用于輸出電力；動(dòng)力裝置，設(shè)于所述車體內(nèi)，用于輸出電力；

69、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與所述攪拌裝置傳動(dòng)連接，以驅(qū)動(dòng)所述攪拌裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土的攪拌作業(yè)；

70、液壓裝置，所述液壓裝置與所述泵送系統(tǒng)連接，用于為所述泵送系統(tǒng)提供動(dòng)力；

71、計(jì)算模塊，根據(jù)歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)與坍落過程數(shù)據(jù)，提取原材料特征與配合比特征，并計(jì)算標(biāo)識(shí)特征向量、混凝土坍落度序列特征與第一混凝土坍落度，并利用標(biāo)識(shí)特征向量對(duì)第一混凝土坍落度進(jìn)行第二修正，得到第二混凝土坍落度；

72、控制系統(tǒng)，與所述動(dòng)力裝置和所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)電性連接，控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方案所述的基于深度學(xué)習(xí)的混凝土坍落度檢測(cè)方法得到的第二混凝土坍落度，控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

73、需要說明的是，在本發(fā)明中，在不作為具體限定的情況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以為電機(jī)減速機(jī)一體機(jī)。

74、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

75、（1）本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)混凝土檢測(cè)方法中存在的不確定度高以及難以有效應(yīng)對(duì)原材料波動(dòng)對(duì)混凝土坍落度影響的問題，利用深度學(xué)習(xí)結(jié)合原材料特征與混凝土坍落過程，對(duì)混凝土坍落度進(jìn)行修正，提升了混凝土坍落度檢測(cè)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

76、（2）本發(fā)明構(gòu)建了權(quán)重門控機(jī)制，結(jié)合原材料和配合比數(shù)據(jù)的特性，為每個(gè)特征分配一個(gè)動(dòng)態(tài)調(diào)整的權(quán)重，起到特征選擇和抑制的作用，動(dòng)態(tài)調(diào)整原材料特征和配合比特征的權(quán)重，避免了人工特征選擇的主觀性，有助于后續(xù)步驟更加準(zhǔn)確地計(jì)算標(biāo)識(shí)特征向量、構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，并為后續(xù)坍落度修正提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)支持。

77、（3）本發(fā)明構(gòu)建了歷史混凝土坍落度數(shù)據(jù)庫，并通過計(jì)算余弦相似度，找到與當(dāng)前檢測(cè)數(shù)據(jù)最相似的歷史案例，并借鑒歷史混凝土坍落度對(duì)當(dāng)前檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正；另外，本發(fā)明不僅僅考慮混凝土坍落過程結(jié)束后的單幀圖片，而是對(duì)整個(gè)坍落過程進(jìn)行捕捉和建模，綜合考慮坍落速度與坍落形態(tài)的變化特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土坍落度檢測(cè)結(jié)果的全面優(yōu)化。