[发明专利]一种可靠性高的大坝安全监测系统

权利要求书

1.一种可靠性高的大坝安全监测系统，其特征是，采用模型组合对大坝安全进行预测，包括模型库建立模块、权重确定模块、组合确定模块和评价模块，所述模型库建立模块用于建立备选模型库，其中包含多个监测模型，所述权重确定模块用于为所述备选模型库中的各个监测模型设置权重，所述组合确定模块用于根据所述权重确定关于所述各个监测模型的最优模型组合，所述评价模块用于对所述最优模型组合性能进行评价；

所述模型库建立模块用于建立备选模型库，具体为：

(1)确定备选模型库，假设有n种监测模型，备选模型库可用向量B表示为：

B＝(B₁，B₂，…，B_i…，B_n)

式中，B_i表示第i个监测模型，i＝1，2，…，n，n表示模型库中监测模型数量；

(2)确定监测模型的预测值，监测模型的预测值向量y可相应表示为：

y＝(y₁，y₂，…，yi…，y_n)

式中，y_i表示第i个监测模型的预测值，i＝1，2，…，n，n表示模型库中监测模型数量；

所述权重确定模块用于为所述备选模型库中的各个监测模型设置权重，具体为：

(1)确定模型组合数，每次参与模型组合的监测模型以及监测模型数量是不确定的，且参与程度不同，将模型组合看作是一次随机事件试验，确定模型组合数C为：

式中，i表示参与模型组合的监测模型的数量，i＝2表示至少有两个监测模型参与模型组合，β表示参与程度复杂因子，β∈{2，3}；

则所有的模型组合集向量Z可表示为：

Z＝(Z₁，Z₂，…，Z_j…，Z_C)

式中，Z_j表示第j种模型组合，j＝1，2，…，C，C表示所有的模型组合数；

(2)确定监测模型参与程度，模型组合Z_j可用向量表示为：

Z_j＝(σ(B₁)，σ(B₂)，…，σ(B_i)，…σ(B_n))，其中，σ(B_i)表示监测模型B_i参与程度，i＝1，2，…，n，当β＝2时，当β＝3时，

(3)确定监测模型权值，对于第i个监测模型B_i，采用以下方式进行赋权：

式中，f_i表示第i个监测模型B_i相应权重，y_i表示第i个监测模型的预测值。

2.根据权利要求1所述的一种可靠性高的大坝安全监测系统，其特征是，所述组合确定模块用于根据所述权重确定关于所述各个监测模型的最优模型组合，具体包括以下步骤：

步骤1：设j＝1，计算得到模型组合的组合预测值和实测值误差e：

式中，y′表示实测值；

步骤2：j＝j+1，当j＞C，所有模型组合计算完毕，找出最小计算误差组合，得到最优模型组合，采用该组合对大坝安全进行预测；

步骤3：每隔一定周期T重复步骤1和步骤2，以保证模型组合不断更新。

3.根据权利要求2所述的一种可靠性高的大坝安全监测系统，其特征是，所述评价模块用于对所述最优模型组合性能进行评价，所述评价函数JD可表示为：

式中，EH表示预测误差最小的次数，EM表示预测误差最大的次数，YW表示预测误差处于中间的次数，评价函数值越大，预测精度越高。

4.根据权利要求3所述的一种可靠性高的大坝安全监测系统，其特征是，还包括大坝控制子系统，所述大坝控制子系统包括数据采集监测单元、数据前处理及存储器、中央控制器、闸门开度调节器、鱼群引导装置、鱼群转移装置、清淤设备、报警器、云端服务器；所述数据采集监测单元包括频率传感器、应力应变传感器、大坝安全监测器、降水量传感器、降水监测器、淤泥厚度传感器、淤泥监测器、红外传感器、鱼群监测器；所述数据采集监测单元与数据前处理及存储器连接，将采集到的监测数据输入到数据前处理及存储器，数据前处理及存储器与中央控制器输入端连接，数据前处理及存储器采用最优模型组合对采集到的监测数据进行处理，并将处理结果输入到中央控制器，中央控制器输出端分别与闸门开度调节器、鱼群引导装置、鱼群转移装置、清淤设备、报警器、云端服务器相连接，对闸门开度调节器、鱼群引导装置、鱼群转移装置、清淤设备、报警器、云端服务器进行控制；安装在大坝关键位置的频率传感器、应力应变传感器与大坝安全监测器输入端相连；安装在大坝上游关键位置的降水量传感器与降水监测器输入端相连，安装在大坝底部关键位置的淤泥厚度传感器与淤泥监测器输入端相连，安装在大坝关键位置的红外传感器与鱼群监测器输入端相连。