一種可靠性高的大壩安全監測系統的製作方法

2023-06-14 07:09:01

本發明涉及大壩監測
技術領域：
，具體涉及一種可靠性高的大壩安全監測系統。
背景技術：
：大壩安全監測用以發現測值異常、初步確定結構異常是否發生及其成因分析等，當出現明顯異常或險情時及時發出技術報警並提出相應處理措施建議。由於信息源的不同和考慮問題的角度不同，針對同一個監測項目或監測內容往往會有很多種監測模型存在，而且每種模型均有各自的優缺點。組合理論認為對於同一問題而言，通過多個不同監測模型進行組合在一定條件下能夠有效地提高模型的預測精度。然而，傳統的組合預測存在以下缺點：其一，參與組合的模型是特定的，也可能是次優的。其二，組合模型是對歷史數據的最優擬合，因此無法保證是最優預測。技術實現要素：針對上述問題，本發明旨在提供一種可靠性高的大壩安全監測系統。本發明的目的採用以下技術方案來實現：提供了一種可靠性高的大壩安全監測系統，採用模型組合對大壩安全進行預測，包括模型庫建立模塊、權重確定模塊、組合確定模塊和評價模塊，所述模型庫建立模塊用於建立備選模型庫，其中包含多個監測模型，所述權重確定模塊用於為所述備選模型庫中的各個監測模型設置權重，所述組合確定模塊用於根據所述權重確定關於所述各個監測模型的最優模型組合，所述評價模塊用於對所述最優模型組合性能進行評價。有益效果：實現了高可靠性大壩安全監測。附圖說明利用附圖對本發明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明的任何限制，對於本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發明的結構連接示意圖。附圖標記：模型庫建立模塊1、權重確定模塊2、組合確定模塊3、評價模塊4。具體實施方式結合以下實施例對本發明作進一步描述。參見圖1，本實施例的一種可靠性高的大壩安全監測系統，採用模型組合對大壩安全進行預測，包括模型庫建立模塊1、權重確定模塊2、組合確定模塊3和評價模塊4，所述模型庫建立模塊1用於建立備選模型庫，所述權重確定模塊2用於確定所述備選模型庫中的監測模型在所述模型組合中的權重，所述組合確定模塊3用於根據所述監測模型在所述模型組合中的權重確定最優模型組合，所述評價模塊4用於對所述最優模型組合性能進行評價。本實施例實現了高可靠性大壩安全監測。優選的，所述模型庫建立模塊1用於建立參與大壩模型組合監測的備選模型庫，具體為：(1)確定備選模型庫，假設有n種監測模型，備選模型庫可用向量b表示為：b＝(b1,b2,…,bn)式中，bi表示第i個監測模型，i＝1,2,…,n，n表示模型庫中監測模型數量；(2)確定監測模型的預測值，監測模型的預測值向量y可相應表示為：y＝(y1,y2,…,yn)式中，yi表示第i個監測模型的預測值，i＝1,2,…,n，n表示模型庫中監測模型數量。所述權重確定模塊2用於確定所述備選模型庫中的監測模型在所述模型組合中的權重，具體為：(1)確定模型組合數，每次參與模型組合的監測模型以及監測模型數量是不確定的，且參與程度不同，將模型組合看作是一次隨機事件試驗，確定模型組合數c為：式中，i表示參與模型組合的監測模型的數量，i＝2表示至少有兩個監測模型參與模型組合,β表示參與程度複雜因子，β∈{2，3}；則所有的模型組合集向量z可表示為：z＝(z1,z2,…,zc)式中，zj表示第j種模型組合，j＝1,2,…,c，c表示所有的模型組合數；(2)確定監測模型參與程度，模型組合zj可用向量表示為：zj＝(σ(b1),σ(b2),…,σ(bn))，其中，σ(bi)表示監測模型bi參與程度，i＝1,2,…,n，當β＝2時，當β＝3時，(3)確定監測模型權值，對於第i個監測模型bi，採用以下方式進行賦權：式中，fi表示第i個監測模型bi相應權重，yi表示第i個監測模型的預測值。本優選實施例設置模型庫建立模塊和權重確定模塊，克服了傳統的模型組合預測存在參與組合的模型樣本空間不全面、比較容易因為個人能力不同導致忽略更為有效的模型等問題。優選的，所述組合確定模塊3用於根據所述監測模型在所述模型組合中的權重確定最優模型組合，具體包括以下步驟：步驟1：設j＝1，計算得到模型組合的組合預測值和實測值誤差e：式中，y′表示實測值；步驟2：j＝j+1，當j>c，所有模型組合計算完畢，找出最小計算誤差組合，得到最優模型組合，採用該組合對大壩安全進行預測；步驟3：每隔一定周期t重複步驟1和步驟2，以保證模型組合不斷更新。本優選實施例組合確定模塊，通過計算最小誤差對模型組合進行選擇，獲取了最優組合，通過每隔一定周期對模型組合進行更新，克服了模型組合的不變性和歷史數據的局限性，保證了即時最優預測。優選的，所述評價模塊4用於對所述最優模型組合性能進行評價，所述評價函數jd可表示為：式中，eh表示預測誤差最小的次數，em表示預測誤差最大的次數，yw表示預測誤差處於中間的次數，評價函數值越大，預測精度越高。本優選實施例評價模塊，通過建立評價函數，更加客觀的對預測精度進行評價，克服了帶有較強個人偏好的主觀性和經驗性的評價方式。優選的，大壩安全監測系統還包括大壩控制子系統，所述大壩控制子系統包括數據採集監測單元、數據前處理及存儲器、中央控制器、閘門開度調節器、魚群引導裝置、魚群轉移裝置、清淤設備、報警器、雲端伺服器；所述數據採集監測單元包括頻率傳感器、應力應變傳感器、大壩安全監測器、降水量傳感器、降水監測器、淤泥厚度傳感器、淤泥監測器、紅外傳感器、魚群監測器；所述數據採集監測單元與數據前處理及存儲器連接，將採集到的監測數據輸入到數據前處理及存儲器，數據前處理及存儲器與中央控制器輸入端連接，數據前處理及存儲器採用最優模型組合對採集到的監測數據進行處理，並將處理結果輸入到中央控制器，中央控制器輸出端分別與閘門開度調節器、魚群引導裝置、魚群轉移裝置、清淤設備、報警器、雲端伺服器相連接，對閘門開度調節器、魚群引導裝置、魚群轉移裝置、清淤設備、報警器、雲端伺服器進行控制；安裝在大壩關鍵位置的頻率傳感器、應力應變傳感器與大壩安全監測器輸入端相連；安裝在大壩上遊關鍵位置的降水量傳感器與降水監測器輸入端相連，安裝在大壩底部關鍵位置的淤泥厚度傳感器與淤泥監測器輸入端相連，安裝在大壩關鍵位置的紅外傳感器與魚群監測器輸入端相連。本優選實施例實現了對大壩的控制。採用本發明大壩安全監測系統對大壩安全進行預測，當備選模型庫中的監測模型數量分別為20、25、30、35、40個時，對模擬預測結果進行了統計，與未採用本發明相比，產生的有益效果如下表所示：監測模型數量預測時間縮短預測準確性提高4020％10％3525％15％3030％20％2532％24％2036％31％最後應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和範圍。當前第1頁12