本發(fā)明涉及水利工程運(yùn)行管理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于召測(cè)指令的大壩強(qiáng)震實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、大壩主要涵蓋包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)等功能。大壩風(fēng)險(xiǎn)主要與自身的大壩結(jié)構(gòu)安全狀況、大壩運(yùn)行管理水平和外部風(fēng)險(xiǎn)因素有關(guān)。所以有必要基于大壩安全風(fēng)險(xiǎn)管理理論，對(duì)大壩風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合排序，開(kāi)展橫向、縱向比較，從而針對(duì)不同大壩風(fēng)險(xiǎn)提出個(gè)性化解決方案，突出管理工作重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)管理資源精準(zhǔn)配置。

2、目前我國(guó)大壩安全理念多關(guān)注于工程自身的結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題，未完整聚焦大壩風(fēng)險(xiǎn)因素，如運(yùn)行管理問(wèn)題、地震風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題等。且結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)多采用周期性專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)檢查、評(píng)價(jià)的監(jiān)督管理模式，所考量的因素以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)受參與人員的技術(shù)水平、個(gè)人偏好等因素影響較大，致使評(píng)價(jià)結(jié)果客觀(guān)性和可比性較低。特別是在發(fā)生地震情況下，會(huì)對(duì)大壩安全造成極大影響，周期性的監(jiān)督管理模式難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)大壩所存在安全隱患，亟待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種兼?zhèn)涑Ｒ?guī)監(jiān)測(cè)與地震時(shí)高頻率監(jiān)測(cè)而能夠及時(shí)評(píng)價(jià)大壩安全的基于召測(cè)指令的大壩強(qiáng)震實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)。

2、本方法解決上述問(wèn)題采用的一個(gè)技術(shù)方案為：一種基于召測(cè)指令的大壩強(qiáng)震實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析評(píng)價(jià)方法，具體包括以下步驟：

3、步驟1：數(shù)據(jù)采集儀按照設(shè)定頻率對(duì)大壩上的各個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器的信號(hào)進(jìn)行采樣，將設(shè)定頻率采樣的常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到常規(guī)事件監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中；

4、步驟2：監(jiān)測(cè)地震事件，判斷當(dāng)前時(shí)刻為發(fā)生地震時(shí)，發(fā)送召測(cè)指令，數(shù)據(jù)采集儀提高采樣頻率，并將高頻率采樣的地震事件監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到地震事件監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中；若判斷當(dāng)前時(shí)刻為未發(fā)生地震時(shí)，繼續(xù)執(zhí)行步驟1；

5、步驟3：對(duì)步驟1的常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和步驟2獲得的地震事件監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，獲得清洗后的大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

6、步驟4：根據(jù)清洗后的大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)大壩安全進(jìn)行分析評(píng)價(jià)；

7、其中，步驟3進(jìn)行的數(shù)據(jù)清洗具體包括：

8、步驟31：利用數(shù)據(jù)清洗工具對(duì)步驟1獲得的常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和步驟2獲得的地震事件監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步清洗，包括刪除重復(fù)值和識(shí)別異常值；

9、步驟32：通過(guò)關(guān)聯(lián)規(guī)則學(xué)習(xí)算法挖掘不同監(jiān)測(cè)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則；根據(jù)挖掘出的關(guān)聯(lián)規(guī)則，對(duì)初步清洗后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中的缺失值進(jìn)行合理填充；并對(duì)異常值進(jìn)行更準(zhǔn)確的識(shí)別；

10、步驟33：利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)剩余的缺失值進(jìn)行預(yù)測(cè)填充，并對(duì)異常值進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證和處理。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方法的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)對(duì)地震中和常規(guī)的大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)清洗后來(lái)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)大壩安全，及時(shí)發(fā)現(xiàn)大壩所存在安全隱患。

12、作為優(yōu)選，步驟2中的召測(cè)指令為定義的一個(gè)回調(diào)函數(shù)類(lèi)型和一個(gè)回調(diào)函數(shù)數(shù)組，所述回調(diào)函數(shù)類(lèi)型用以接受數(shù)據(jù)采集儀的頻率，所述回調(diào)函數(shù)數(shù)組用于注冊(cè)需要訂閱采樣頻率變化的各個(gè)觀(guān)察者回調(diào)；所述采樣頻率提高時(shí)，調(diào)用每個(gè)注冊(cè)的回調(diào)函數(shù)，通知所有觀(guān)察者采樣頻率已經(jīng)改變；所述觀(guān)察者為地震事件監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的集合a，a={e,l,q,σ,τ}；其中，e為環(huán)境量，l為變形、q為滲流、σ為應(yīng)力、τ為應(yīng)變；

13、步驟2中判斷當(dāng)前時(shí)刻地震是否發(fā)生的兩種情況為：

14、，此時(shí)未發(fā)生地震；，此時(shí)發(fā)生地震；

15、其中，代表地震發(fā)生的概率，；表示大概率或已經(jīng)發(fā)生地震，；為大壩的類(lèi)型。

16、作為優(yōu)選，還包括步驟21：數(shù)據(jù)采集儀提高采樣頻率情況下，繼續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)地震事件，當(dāng)監(jiān)測(cè)地震事件中判斷當(dāng)前時(shí)刻為未發(fā)生地震時(shí)，則修改數(shù)據(jù)采集儀工作頻率為設(shè)定頻率。在地震發(fā)生后降低采樣頻率，避免數(shù)據(jù)冗余。

17、作為優(yōu)選，異常值的認(rèn)定方法為：

18、利用來(lái)識(shí)別異常值，對(duì)于監(jiān)測(cè)指標(biāo)，其定義為；其中，為水位、位移或滲壓的監(jiān)測(cè)值，是均值，是標(biāo)準(zhǔn)差，當(dāng)超過(guò)某個(gè)閾值時(shí)，則認(rèn)為是異常值。

19、作為優(yōu)選，關(guān)聯(lián)規(guī)則的挖掘方法包括：

20、a.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

21、輸入：子集事務(wù)的集合，記為事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)d，針對(duì)事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)d中出現(xiàn)的子集事務(wù)t的個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果用表示；若項(xiàng)集x,y?d，且則定義存在關(guān)聯(lián)規(guī)則，其中x、y分別稱(chēng)為該關(guān)聯(lián)規(guī)則的先導(dǎo)和后繼；

22、最小支持度閾值min_sup，

23、

24、關(guān)聯(lián)規(guī)則中項(xiàng)集組合在事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)d中出現(xiàn)的概率，記為，事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)d中的每一項(xiàng)事務(wù)是一個(gè)項(xiàng)集，包含多個(gè)子項(xiàng)，為在事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)d中出現(xiàn)的個(gè)數(shù)，支持度越接近1則表明先導(dǎo)x和后繼y關(guān)聯(lián)度越高，反之越低；

25、b.生成頻繁項(xiàng)集

26、初始化：找出所有頻繁1項(xiàng)集，即所有項(xiàng)的支持度都大于或等于min_sup的項(xiàng)集；

27、迭代過(guò)程：對(duì)于k=2開(kāi)始，直到無(wú)法生成更多的頻繁項(xiàng)集為止，執(zhí)行以下步驟：

28、生成候選k項(xiàng)集：根據(jù)頻繁k-1項(xiàng)集生成候選k項(xiàng)集ck；

29、計(jì)算支持度：計(jì)算ck中每個(gè)候選項(xiàng)集的支持度；

30、剪枝：保留支持度大于或等于min_sup的候選項(xiàng)集作為頻繁k項(xiàng)集lk；

31、c.生成關(guān)聯(lián)規(guī)則

32、從頻繁項(xiàng)集中提取所有可能的規(guī)則；

33、計(jì)算每條規(guī)則的置信度，即條件概率，，用于表示項(xiàng)集x和y同時(shí)出現(xiàn)占項(xiàng)集x出現(xiàn)的比例；

34、保留置信度大于等于最小置信度閾值的規(guī)則作為關(guān)聯(lián)規(guī)則。

35、作為優(yōu)選，步驟4大壩安全分析評(píng)價(jià)的具體操作為：

36、步驟41：利用清洗后的歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析大壩變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變?nèi)?lèi)測(cè)點(diǎn)歷史極值、歷史平均值，自動(dòng)劃分預(yù)警閾值；

37、步驟42：根據(jù)大壩的實(shí)際運(yùn)行情況和歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立可動(dòng)態(tài)調(diào)整的測(cè)點(diǎn)賦分規(guī)則庫(kù)，自動(dòng)或人工調(diào)整各類(lèi)測(cè)點(diǎn)的賦分標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)警閾值；

38、步驟43：利用賦分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)指定時(shí)間段內(nèi)的大壩安全性態(tài)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，獲得大壩安全分析評(píng)價(jià)結(jié)果。清洗后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠更準(zhǔn)確的反應(yīng)大壩狀態(tài)。

39、作為優(yōu)選，還包括步驟5：根據(jù)大壩安全分析評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)預(yù)警測(cè)點(diǎn)進(jìn)行不同預(yù)警類(lèi)型信息處置，對(duì)用戶(hù)進(jìn)行工作叫應(yīng)提醒。

40、本系統(tǒng)解決上述問(wèn)題采用的一個(gè)技術(shù)方案為：一種基于召測(cè)指令的大壩強(qiáng)震實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)上述的基于召測(cè)指令的大壩強(qiáng)震實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析評(píng)價(jià)方法，包括大壩強(qiáng)震實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊、大壩安全分析評(píng)價(jià)模塊和大壩安全分析評(píng)價(jià)處置叫應(yīng)模塊；

41、所述大壩強(qiáng)震實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)地震事件，并在判斷當(dāng)前時(shí)刻為發(fā)生地震時(shí)，向數(shù)據(jù)采集儀發(fā)送召測(cè)指令，在判斷當(dāng)前時(shí)刻為地震結(jié)束時(shí)，向數(shù)據(jù)采集儀發(fā)送修改工作頻率為設(shè)定頻率的指令；以及用于對(duì)地震事件監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗；

42、所述大壩安全分析評(píng)價(jià)模塊用于根據(jù)清洗后的大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)大壩安全進(jìn)行分析評(píng)價(jià)；

43、所述大壩安全分析評(píng)價(jià)處置叫應(yīng)模塊用于根據(jù)大壩安全分析評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)預(yù)警測(cè)點(diǎn)進(jìn)行不同預(yù)警類(lèi)型信息處置，并對(duì)用戶(hù)進(jìn)行工作叫應(yīng)提醒。

44、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)對(duì)地震中和常規(guī)的大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)清洗后來(lái)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)大壩安全，及時(shí)發(fā)現(xiàn)大壩所存在安全隱患，并進(jìn)行預(yù)警處理和叫應(yīng)。