长距离引水工程监测检测信息融合模型及其在结构安全性评估中的应用

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长距离引水工程可以有效地解决我国水资源空间分布不均衡的问题。该类工程具有输水线路长、跨域范围广、建筑物种类和数量繁多、地理环境复杂、运行管理难度大等特点。目前,长距离引水工程的结构安全性评估主要来源于以传感器监测为主的安全监测数据和以巡视检查为主的人工检测信息。这两类信息都有各自的优势,但也有各自弊端,难以独立成为长距离引水工程结构安全性评价的理想数据源。基于此,本文对两类数据源进行综合处理和分析,构建监测检测信息融合模型,并将其应用到引水工程结构安全评价中,以期及时准确地掌握长距离引水工程运行期的结构安全状态,为工程的运行管理提供科学的决策依据,保证工程长期稳定的运行。本文对以下内容进行了研究:
  (1)长距离引水工程监测检测信息融合模型的研究。首先通过对几种信息融合功能模型的介绍、分析和对比,将JDL模型应用到长距离引水工程结构安全状态评估过程中,并引入反馈机制;然后将长距离引水工程结构安全状态评估的信息融合结构划分为三个层级,并进行了相应的体系结构设计;最后根据设计的功能模型与体系结构,构建了长距离引水工程结构安全状态评价的监测检测信息融合模型。
  (2)监测检测信息的融合处理。分别对安全监测数据与人工检测信息进行分析和处理。针对安全监测数据,采用数据级融合分析方法对其中的单点误差和多点连续误差进行消噪或剔除,得到较为真实可靠的数据;针对人工检测信息,采用特征级融合分析方法对其进行分级化处理与评估参数融合,得到较为可靠的、易于评价的数据。
  (3)引水工程典型建筑物结构安全评价指标体系的构建。对长距离引水工程几种典型建筑物常见的风险源进行了归纳、梳理和分析,在此基础上,根据一定的指标选取原则和层次架构方式,建立了长距离引水工程建筑物的四层指标体系。
  (4)长距离引水工程结构安全评估理论与方法研究。利用信息融合中的决策级融合分析方法,对构建的指标体系进行综合评判。首先确定了底层指标的安全评判等级;其次对指标体系中第三层(子部位层)中监测断面与检测项隶属度的确定方法进行了相应的设计;接着,采用AHP-熵权法确定了各层级评价指标的融合权重;最后,对长距离引水工程各类建筑物的结构安全状态进行多级模糊综合评价,得到各层级评价指标的实时安全状态。
  (5)长距离引水工程运行安全风险评价与预警处置系统的开发。采用Mysql类型数据库,以B/S架构开发了一套集数据采集与分析、综合评价管理、险情预警预报、险情应急响应及应急业务管理等多功能为一体的综合性评价系统,实现了监测检测信息的有效融合、工程结构安全状态评价以及工程运行过程的动态安全预警与应急处置。并以某倒虹吸工程为例,对其运行期结构安全状态进行了综合评价,验证了本文方法的合理性与实用性。
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