[发明专利]一种基于测点时空特征的工程安全监测系统区域划分方法

权利要求书

1.一种基于测点时空特征的工程安全监测系统区域划分方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)测点时空特征表示阶段：采用时序降噪自动编码器，压缩高维监测数据表征测点时序特征，通过归一化方法表示测点空间特征；

(2)区域划分阶段：根据基于测点时空特征的区域划分算法RPA，引入辅助目标变量优化区域划分目标函数，使区域划分结果反映结构体运行物理规律，将全局安全评判问题分治到局部单域上；

所述步骤(1)中测点时空特征表示阶段包括如下步骤：

(1.1)时序特征表示：针对高维度、多噪声的测点时序数据，提出时序降噪自动编码器TSDA，在训练过程中向样本数据集中加入随机噪声数据；编码阶段利用卷积层Conv2D和最大池化层MaxPooling2D实现时序数据特征压缩表示，解码阶段采用与编码过程相对的卷积层和上采样层UpSampling2D将压缩表示重构为原始输入；TSDA的输入和输出相同，其目标函数为重构误差，以此优化编码器和解码器；

(1.2)空间特征表示：测点空间特征数据包括位置坐标信息、测点关注程度、仪器类型，利用归一化方法进行处理；记x_i空间特征表示FS为s_x为特征维数；

所述步骤(2)中区域划分阶段包括如下步骤：

(2.1)构造区域划分目标函数

(2.2)对区域划分目标函数中包含的隐变量，进行迭代求解。

2.根据权利要求1所述的一种基于测点时空特征的工程安全监测系统区域划分方法，其特征在于，所述步骤(1.1)中时序特征表示的具体步骤如下：

(1.1.1)序列输入：选取测点x_i长度为λ时间序列通过Reshape操作将转变为二维矩阵同时向中加入高斯随机噪声，得到TSDA输入；

(1.1.2)编码阶段：多个卷积层和最大池化层交替堆叠组成编码器，压缩输入数据得到特征表示；

(1.1.3)解码阶段：多个卷积层和上采样层交替堆叠组成解码器，将数据特征表示还原为重构输入；

(1.1.4)编解码目标函数：原始输入和重构输入的误差作为损失函数；

TSDA训练完成后保存权重，仅使用其中的编码器完成时间序列特征压缩表示；设x_i的时序特征FT表示为t_x为时序特征维数，且t_x＜＜λ；TSDA具有降维作用。

3.根据权利要求1所述的一种基于测点时空特征的工程安全监测系统区域划分方法，其特征在于，所述步骤(1.2)中空间特征表示的具体步骤如下：

(1.2.1)位置坐标信息特征表示：由于结构体所占空位范围较大，导致各测点位置坐标数据分化大；经过坐标系内的单位换算，将坐标值量纲统一，统一为米；利用函数进行转换，其中sgn(x)为符号函数，避免某些坐标系中选择的坐标原点不同而导致坐标值出现负值；

(1.2.2)离散值和连续值特征表示：离散值通过One-Hot编码表示；测点关注程度若分为重要、一般，则用两个状态位表示，对应编码为[0,1]和[1,0]；利用函数归一化连续值。