本發(fā)明涉及大壩監(jiān)測
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種可靠性高的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：大壩安全監(jiān)測用以發(fā)現(xiàn)測值異常、初步確定結(jié)構(gòu)異常是否發(fā)生及其成因分析等，當(dāng)出現(xiàn)明顯異?；螂U情時及時發(fā)出技術(shù)報警并提出相應(yīng)處理措施建議。由于信息源的不同和考慮問題的角度不同，針對同一個監(jiān)測項目或監(jiān)測內(nèi)容往往會有很多種監(jiān)測模型存在，而且每種模型均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。組合理論認(rèn)為對于同一問題而言，通過多個不同監(jiān)測模型進(jìn)行組合在一定條件下能夠有效地提高模型的預(yù)測精度。然而，傳統(tǒng)的組合預(yù)測存在以下缺點(diǎn)：其一，參與組合的模型是特定的，也可能是次優(yōu)的。其二，組合模型是對歷史數(shù)據(jù)的最優(yōu)擬合，因此無法保證是最優(yōu)預(yù)測。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種可靠性高的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：提供了一種可靠性高的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，采用模型組合對大壩安全進(jìn)行預(yù)測，包括模型庫建立模塊、權(quán)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于建立備選模型庫，其中包含多個監(jiān)測模型，所述權(quán)重確定模塊用于為所述備選模型庫中的各個監(jiān)測模型設(shè)置權(quán)重，所述組合確定模塊用于根據(jù)所述權(quán)重確定關(guān)于所述各個監(jiān)測模型的最優(yōu)模型組合，所述評價模塊用于對所述最優(yōu)模型組合性能進(jìn)行評價。有益效果：實(shí)現(xiàn)了高可靠性大壩安全監(jiān)測。附圖說明利用附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)連接示意圖。附圖標(biāo)記：模型庫建立模塊1、權(quán)重確定模塊2、組合確定模塊3、評價模塊4。具體實(shí)施方式結(jié)合以下實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參見圖1，本實(shí)施例的一種可靠性高的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，采用模型組合對大壩安全進(jìn)行預(yù)測，包括模型庫建立模塊1、權(quán)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用于建立備選模型庫，所述權(quán)重確定模塊2用于確定所述備選模型庫中的監(jiān)測模型在所述模型組合中的權(quán)重，所述組合確定模塊3用于根據(jù)所述監(jiān)測模型在所述模型組合中的權(quán)重確定最優(yōu)模型組合，所述評價模塊4用于對所述最優(yōu)模型組合性能進(jìn)行評價。本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了高可靠性大壩安全監(jiān)測。優(yōu)選的，所述模型庫建立模塊1用于建立參與大壩模型組合監(jiān)測的備選模型庫，具體為：(1)確定備選模型庫，假設(shè)有n種監(jiān)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(jiān)測模型，i＝1,2,…,n，n表示模型庫中監(jiān)測模型數(shù)量；(2)確定監(jiān)測模型的預(yù)測值，監(jiān)測模型的預(yù)測值向量y可相應(yīng)表示為：y＝(y1,y2,…,yn)式中，yi表示第i個監(jiān)測模型的預(yù)測值，i＝1,2,…,n，n表示模型庫中監(jiān)測模型數(shù)量。所述權(quán)重確定模塊2用于確定所述備選模型庫中的監(jiān)測模型在所述模型組合中的權(quán)重，具體為：(1)確定模型組合數(shù)，每次參與模型組合的監(jiān)測模型以及監(jiān)測模型數(shù)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(jī)事件試驗，確定模型組合數(shù)c為：式中，i表示參與模型組合的監(jiān)測模型的數(shù)量，i＝2表示至少有兩個監(jiān)測模型參與模型組合,β表示參與程度復(fù)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(shù)；(2)確定監(jiān)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(jiān)測模型bi參與程度，i＝1,2,…,n，當(dāng)β＝2時，當(dāng)β＝3時，(3)確定監(jiān)測模型權(quán)值，對于第i個監(jiān)測模型bi，采用以下方式進(jìn)行賦權(quán)：式中，fi表示第i個監(jiān)測模型bi相應(yīng)權(quán)重，yi表示第i個監(jiān)測模型的預(yù)測值。本優(yōu)選實(shí)施例設(shè)置模型庫建立模塊和權(quán)重確定模塊，克服了傳統(tǒng)的模型組合預(yù)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(dǎo)致忽略更為有效的模型等問題。優(yōu)選的，所述組合確定模塊3用于根據(jù)所述監(jiān)測模型在所述模型組合中的權(quán)重確定最優(yōu)模型組合，具體包括以下步驟：步驟1：設(shè)j＝1，計算得到模型組合的組合預(yù)測值和實(shí)測值誤差e：式中，y′表示實(shí)測值；步驟2：j＝j(luò)+1，當(dāng)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(yōu)模型組合，采用該組合對大壩安全進(jìn)行預(yù)測；步驟3：每隔一定周期t重復(fù)步驟1和步驟2，以保證模型組合不斷更新。本優(yōu)選實(shí)施例組合確定模塊，通過計算最小誤差對模型組合進(jìn)行選擇，獲取了最優(yōu)組合，通過每隔一定周期對模型組合進(jìn)行更新，克服了模型組合的不變性和歷史數(shù)據(jù)的局限性，保證了即時最優(yōu)預(yù)測。優(yōu)選的，所述評價模塊4用于對所述最優(yōu)模型組合性能進(jìn)行評價，所述評價函數(shù)jd可表示為：式中，eh表示預(yù)測誤差最小的次數(shù)，em表示預(yù)測誤差最大的次數(shù)，yw表示預(yù)測誤差處于中間的次數(shù)，評價函數(shù)值越大，預(yù)測精度越高。本優(yōu)選實(shí)施例評價模塊，通過建立評價函數(shù)，更加客觀的對預(yù)測精度進(jìn)行評價，克服了帶有較強(qiáng)個人偏好的主觀性和經(jīng)驗性的評價方式。優(yōu)選的，大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)還包括大壩控制子系統(tǒng)，所述大壩控制子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)前處理及存儲器、中央控制器、閘門開度調(diào)節(jié)器、魚群引導(dǎo)裝置、魚群轉(zhuǎn)移裝置、清淤設(shè)備、報警器、云端服務(wù)器；所述數(shù)據(jù)采集監(jiān)測單元包括頻率傳感器、應(yīng)力應(yīng)變傳感器、大壩安全監(jiān)測器、降水量傳感器、降水監(jiān)測器、淤泥厚度傳感器、淤泥監(jiān)測器、紅外傳感器、魚群監(jiān)測器；所述數(shù)據(jù)采集監(jiān)測單元與數(shù)據(jù)前處理及存儲器連接，將采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)前處理及存儲器，數(shù)據(jù)前處理及存儲器與中央控制器輸入端連接，數(shù)據(jù)前處理及存儲器采用最優(yōu)模型組合對采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)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(diào)節(jié)器、魚群引導(dǎo)裝置、魚群轉(zhuǎn)移裝置、清淤設(shè)備、報警器、云端服務(wù)器相連接，對閘門開度調(diào)節(jié)器、魚群引導(dǎo)裝置、魚群轉(zhuǎn)移裝置、清淤設(shè)備、報警器、云端服務(wù)器進(jìn)行控制；安裝在大壩關(guān)鍵位置的頻率傳感器、應(yīng)力應(yīng)變傳感器與大壩安全監(jiān)測器輸入端相連；安裝在大壩上游關(guān)鍵位置的降水量傳感器與降水監(jiān)測器輸入端相連，安裝在大壩底部關(guān)鍵位置的淤泥厚度傳感器與淤泥監(jiān)測器輸入端相連，安裝在大壩關(guān)鍵位置的紅外傳感器與魚群監(jiān)測器輸入端相連。本優(yōu)選實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了對大壩的控制。采用本發(fā)明大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)對大壩安全進(jìn)行預(yù)測，當(dāng)備選模型庫中的監(jiān)測模型數(shù)量分別為20、25、30、35、40個時，對模擬預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計，與未采用本發(fā)明相比，產(chǎn)生的有益效果如下表所示：監(jiān)測模型數(shù)量預(yù)測時間縮短預(yù)測準(zhǔn)確性提高4020％10％3525％15％3030％20％2532％24％2036％31％最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。當(dāng)前第1頁12