[發明專利]漿砌石拱壩自動化監測系統

有效

• 申請號: 202010517174.0
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111694916B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 張挺;林川;蘇燕;翁鍇亮;陳佳豪;詹昌洵;李伊璇;朱鎧
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06F30/13;G06N3/04;G06N3/08;G06Q10/06;G06Q50/06;G01C13/00;G01D21/02;G01K13/02;G01S19/14;G01S19/43
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

本發明提供了一種漿砌石拱壩自動化監測系統，包括：數據采集模塊、數據中心庫模塊和拱壩安全監測分析預警模塊；所述數據采集模塊包括：水位傳感器、溫度傳感器和壩體徑向位移監測模塊；所述數據中心庫模塊用于存儲數據采集模塊和拱壩安全監測分析預警模塊生成的歷史數據；所述拱壩安全監測分析預警模塊通過多元線性回歸方法和/或LSTM方法和/或高斯過程回歸方法和/或卷積神經網絡方法對數據采集模塊傳輸的監測數據進行閾值判斷以確定是否發出預警信息。其提出砌石拱壩的大壩安全反演模型和預測評估預警系統，通過人工智能方法的運用能夠將結構校核時間推進到秒級響應，為大壩的實時安全評估和預測預警分析開辟新路。

技術領域

本發明屬于水庫大壩安全監測領域，具體涉及一種漿砌石拱壩自動化監測系統。

背景技術

隨著科學技術的快速發展以及水庫大壩安全運行的實際需求，對于大多數水庫大壩存在運行時間長、老化失修嚴重、大壩結構及抗震安全存在風險等問題，為了保障水庫大壩安全運行，安全監測是水庫管理的重要組成部分，是掌握水庫大壩安全性態的重要手段，是科學調度、安全運行的前提。

對于山區丘陵地帶，地形相對狹窄，拱壩因其空間殼狀高次靜定結構而被優先且廣泛選作擋水建筑物；從安全角度看，建設大壩安全監測系統是大壩運作的剛需，是水利工程行業掌握運行期大壩安全程度，及時發現存在的問題和安全隱患的必然趨勢，是有效監控大壩工作狀態的優勢平臺；從經濟角度看，建設大壩安全監測系統可以實現實時監控，大幅度降低一系列內因與外因造成大壩失事的可能性；在實際運行中，由于現有監測系統沒有安全實時預警系統，未能實現全數據的自動采集和實時處理，無法滿足電氣設備自動控制，導致系統間的集成性差，造成無法實現數據互聯共享，且數據資源冗余繁雜，使得管理層不能及時掌握大壩實際情況，影響在臺風、暴雨、洪水、高水位等不利工況下的對大壩工作具體調度，嚴重者將會造成大壩潰壩，危及下游安全。

由于當前沒有針對砌石拱壩的大壩安全評價標準、模型算法及實時安全評估預警系統，對管理而言不能及時對大壩工作調度做出及時響應，且非智能化的數據采集或多或少影響數據傳輸的流程，無法實時處理數據，毫無疑問，這對保障水庫大壩安全運行造成了巨大的風險。

發明內容

為了實現對漿砌石拱壩的各種工作狀態實時、高精度自動化監控，及時對拱壩安全性進行評估，并做到預測預警反饋，本發明提供了一種漿砌石拱壩自動化監測系統。

本發明具體采用以下技術方案：

一種漿砌石拱壩自動化監測系統，其特征在于，包括：數據采集模塊、數據中心庫模塊和拱壩安全監測分析預警模塊；

所述數據采集模塊包括：水位傳感器、溫度傳感器和壩體徑向位移監測模塊；

所述數據中心庫模塊用于存儲數據采集模塊和拱壩安全監測分析預警模塊生成的歷史數據；

所述拱壩安全監測分析預警模塊通過多元線性回歸方法和/或LSTM方法和/或高斯過程回歸方法和/或卷積神經網絡方法對數據采集模塊傳輸的監測數據進行閾值判斷以確定是否發出預警信息。

優選地，所述拱壩安全監測分析預警模塊利用3σ準則置信區間進行測值安全判斷。

優選地，所述拱壩安全監測分析預警模塊根據HST模型方法建立的多元回歸機器學習模型對數據采集模塊傳輸的監測數據進行閾值判斷以確定是否發出預警信息。

優選地，所述HST模型方法建立的多元回歸機器學習模型將拱壩徑向位移按照形成原因，分解為水壓分量δ_H、溫度分量δ_T、時效分量δ_θ，設模型隨機誤差為ε，則拱壩徑向位移表示為：

δ＝δ_H(t)+δ_T(t)+δ_θ(t)+ε