本发明属于智能监测，具体涉及一种面向桥梁桩基冲刷侵蚀的智能检测与预警系统及方法。
背景技术：
1、桥墩建造于地基之上，由于长期受水流冲刷的影响，桥墩基础病害损伤不断累积。导致桥墩结构承载力不断降低，轻则影响桥梁行车舒适度，重则造成桥梁倒塌破坏。
2、授权公告号cn212179801u的中国专利公开了一种便于监测桥墩周围覆土冲刷情况的装置。该装置的监测方式是，通过监测部监测该装置上的压力传感器数值，当压力数据增大至阈值以后，表明该装置上浮至水面，即该装置被冲刷并脱离覆土，然后，该装置由于压力数据改变再使发送部通电，通过发送部将其自身的位置信息发送出去。
3、该装置的缺点在于，对于任意一个装置而言，压力传感器监测压力数据是连续的、时间跨度较长的过程，压力传感器在长时间地监测过程中，由于压力传感器始终耗电，所以会存在该装置监测到冲刷情况之前便已经断电的情况，导致该装置失去监测冲刷情况的作用。
技术实现思路
1、本发明的一种面向桥梁桩基冲刷侵蚀的智能检测与预警系统及方法，用于改变向外界发送信号的触发方式，避免在该装置浮于水面之前存在耗电情况。
2、本发明的一种面向桥梁桩基冲刷侵蚀的智能检测与预警系统，包括若干个智慧粒子模块、物联网中继模块和报警及云平台；若干个智慧粒子模块、物联网中继模块和报警及云平台依次通信连接；
3、智慧粒子模块包括：
4、保护壳，空心设置，内部设有空腔；
5、电路主板，设置于空腔中；
6、主控最小单元，安装在电路主板上；
7、gps模块，安装在电路主板上，与主控最小单元电性连接；
8、gps增益天线，与gps模块连接；
9、电池、电流稳压模块，与主控最小单元连接；
10、磁感应开关，与电流稳压模块串联，磁感应开关触点闭合后，电池通过电流稳压模块给主控最小单元通电；
11、速度传感器，与主控最小单元电性连接；
12、磁铁，处于保护壳外，用于使磁感应开关触点不闭合；
13、智慧粒子模块完全处于水中时，智慧粒子模块受到的浮力>智慧粒子模块受到的重力。
14、相比于现有技术cn212179801u，本方案改变了触发方式，智慧粒子模块在被冲刷并上浮后，因为磁感应开关脱离磁铁的磁力范围，所以磁感应开关的内部触点闭合，整个智慧粒子模块内部才开始通电工作，避免了压力传感器监测触发的情况，有利于省电，避免智慧粒子模块因为缺电而失去作用的情况。
15、进一步地，所述空腔中安装有用于缓冲保护壳受到的撞击力的固定架，电路主板安装在固定架上。
16、能够对电路主板起到缓冲保护的作用，在智慧粒子模块上浮后撞击其他物理后，首先受到保护壳的保护，其次还受到固定架的保护，双层保护，避免了智慧粒子模块中设备免受损坏。
17、进一步地，所述保护壳的外壁上开设有通孔，通孔与空腔连通，通孔的内壁设有螺纹，通孔处螺纹连接有用于密封通孔的拆板。
18、设置通孔，如有损坏，便于更换保护壳中的设备，起到方便再利用的目的。
19、进一步地，所述电路主板上安装有gps模块和gps增益天线，gps增益天线与gps模块连接，gps模块与主控最小单元电性连接。
20、智慧粒子模块浮于水面之后，人能够根据gps模块的经纬度，获知智慧粒子模块位置，便于后期回收。
21、一种面向桥梁桩基冲刷侵蚀的智能检测与预警方法，包括以下步骤：
22、s1：埋设智慧粒子模块；
23、设共有m个桥墩；每个桥墩的覆土具有x个预埋位置，每个预埋位置均预埋一组智慧粒子模块，每组智慧粒子模块均具备n个智慧粒子模块，以一组智慧粒子模块看，该组的n个智慧粒子模块以不同预埋深度的预埋方式，埋设在对应桥墩的对应预埋位置处的覆土中；
24、s2：云平台收集所有的智慧粒子模块的冲刷数据；并将智慧粒子模块进行整理；冲刷数据包括智慧粒子模块的编号、位置、在水面的速度和预埋深度；
25、整理的方式为：
26、云平台根据智慧粒子模块的编号，将属于同一桥墩的智慧粒子模块按通电时间顺序先后归纳在矩阵x中；
27、
28、其中，z表示该桥墩共有z个智慧粒子模块发送给云平台冲刷数据；xk1表示以通电时间排序的第k个智慧粒子模块的预埋深度；xk2表示以通电时间排序的第k个智慧粒子模块的在水面的速度；xk3表示以通电时间排序的第k个智慧粒子模块的位置；
29、s3：前向传播计算；具体包括以下步骤：
30、s3.1：前向隐藏层计算：
31、i1＝xw1+b1
32、o1＝ζ(i1)
33、其中，w1为输入层到隐藏层的权重矩阵，由随机生成；表示为：
34、
35、其中，wk1表示为第k个智慧粒子模块的预埋深度对应的权重；wk2表示为第k个智慧粒子模块在水面的速度对应的权重；wk3表示为第k个智慧粒子模块的位置对应的权重；o1表示前向隐藏层的输出；i1表示前向隐藏层输入；
36、b1表示隐藏层的偏执向量，由随机生成；表示为：
37、b1＝[b11 b12 b13]＝[0.1 0.2 0.3]；
38、ζ表示为sigmoid激活函数；
39、s3.2：前向输出层计算：
40、i2＝o1w2+b2
41、o2＝soft max(i2)
42、w2为隐藏层到输出层的权重矩阵；i2表示前向输出层输入；b2表示输出层的偏执向量；w2和b2由随机生成；softmax表示激活函数；o2表示前向输出层的输出，包含了智慧粒子模块的预埋深度、水面的速度和位置的预测结果，能够将原先智慧粒子模块的监测数据进行优化；
43、s3.3：误差值计算；
44、a2＝o2-yi
45、输出层误差a2表示为：；其中，yi表示第i个智慧粒子模块的冲刷数据，随机选择；
46、隐藏层误差a1表示为：其中，表示w2的转置；ζ'(i1)表示求一阶导数；
47、s3.4：更新权重及误差；
48、
49、w1＝w1-λ·(xt·a1)
50、
51、其中，λ为系数λ∈(0,1)，随机给出；表示第2个智慧粒子模块的数据和；其中c＝3；表示第1个智慧粒子模块的数据和；
52、s4：如果存在新上浮的智慧粒子模块，则循环s2-s3，不断通过迭代后的w1、b1、w2和b2不断迭代输出o2。
53、有益效果：
54、1、本预警系统改变了智慧粒子模块的触发方式，只有在智慧粒子模块上浮以后，才会导致智慧粒子模块通电工作，在其他的时间内，智慧粒子模块不通电工作，所以，本智慧粒子模块相比于现有技术更加省电，不会出现因为断电导致无法工作的情况。
55、2、本预警方法，能够对智慧粒子模块监测的预埋深度、水面上的速度和位置进行优化，获得更加准确的预埋深度、水面上的位置和位置的预测值。
1.一种面向桥梁桩基冲刷侵蚀的智能检测与预警系统，其特征在于，包括若干个智慧粒子模块、物联网中继模块和报警及云平台；若干个智慧粒子模块、物联网中继模块和报警及云平台依次通信连接；
2.根据权利要求1所述的一种面向桥梁桩基冲刷侵蚀的智能检测与预警系统，其特征在于，所述空腔中安装有用于缓冲保护壳受到的撞击力的固定架，电路主板安装在固定架上。
3.根据权利要求1所述的一种面向桥梁桩基冲刷侵蚀的智能检测与预警系统，其特征在于，所述保护壳的外壁上开设有通孔，通孔与空腔连通，通孔的内壁设有螺纹，通孔处螺纹连接有用于密封通孔的拆板。
4.根据权利要求1所述的一种面向桥梁桩基冲刷侵蚀的智能检测与预警系统，其特征在于，所述电路主板上安装有gps模块和gps增益天线，gps增益天线与gps模块连接，gps模块与主控最小单元电性连接。
5.一种面向桥梁桩基冲刷侵蚀的智能检测与预警方法，基于权利要求1-4任意一项所述的一种面向桥梁桩基冲刷侵蚀的智能检测与预警系统，其特征在于，包括以下步骤：
