[发明专利]多物理场监测数据协同融合的工程灾害预警方法及系统

说明书

本发明涉及一种多物理场监测数据协同融合的工程灾害预警方法及系统，属于水利工程灾害防治领域。方法包括：获取工程结构潜在危险部位的多传感器实时监测数据并进行预处理后，对多物理场监测时序数据进行归一化处理，构建归一化样本矩阵；采用多元统计方法解析各物理场监测指标对于工程安全状态的敏感性，并据此指导长短期记忆网络的初始化训练，得到长短期记忆网络输出结果；将长短期记忆网络输出结果作为证据输入，根据切比雪夫距离改进的证据理论融合规则获得融合后各预警等级的基本概率赋值，采用基本概率指派的决策方法确定工程结构潜在危险部位的灾害危险等级。采用本发明方法及系统能够提高工程灾害预警精度。

技术领域

本发明涉及水利工程灾害防治技术领域，特别是涉及一种多物理场监测数据协同融合的工程灾害预警方法及系统。

背景技术

水利工程灾害监测预警是指通过应变传感器、光纤传感器、渗压计、声发射和遥感等技术手段，监测整体水利工程或潜在灾害体变形、微震等指标，在灾害尚未发生或达到危险临界值之前，预先向受到威胁的地区或人群发出警报。

工程结构失稳过程不同监测指标的响应不同步，单一的响应指标或同类信号间的对比分析预测岩体破坏误差大，预警时间不统一，不能实现全寿命周期智能预测，水利工程领域缺乏有效的多物理属性信号融合预警技术。更为理想的灾害预警技术是通过工程诊断与数据智能融合，建立多元服役监测信息智能感知协同融合、多维性态数据特征提取识别、并行驱动多维服役反演、全时服役融合推演时变预测的多元监测数据协同融合预警方法。

数据融合是对多物理场信息按时序和准则自动分析和综合处理得出结论或决策的技术，包括多传感器和多信息输入、合成规则、表示形式等。目前，数据融合技术在航天、自动驾驶、人工智能领域应用广泛。在工程破坏预警方面的应用还刚起步，尚未建立统一的融合规则和有效的融合算法，缺乏成熟的不同物理属性信号的融合预警技术。若能针对水利工程领域提出有效的多物理场数据融合方法，有望提高工程破坏预警精度，实现工程时变预测的多元感知协同融合和全寿命周期智能预测。

发明内容

本发明的目的是提供一种多物理场监测数据协同融合的工程灾害预警方法及系统，以提高工程灾害预警精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种多物理场监测数据协同融合的工程灾害预警方法，包括：

获取工程结构潜在危险部位的多传感器实时监测数据并进行预处理，得到多物理场监测时序数据；

对所述多物理场监测时序数据进行归一化处理，构建归一化样本矩阵；

根据所述归一化样本矩阵，采用多元统计方法解析各物理场监测指标对于工程安全状态的敏感性；

根据所述各物理场监测指标对于工程安全状态的敏感性指导长短期记忆网络的初始化训练，并通过训练好的长短期记忆网络得到长短期记忆网络输出结果；

将所述长短期记忆网络输出结果作为证据输入，根据切比雪夫距离改进的D-S证据理论融合规则获得融合后各预警等级的基本概率赋值；

根据所述融合后各预警等级的基本概率赋值，采用基本概率指派的决策方法确定所述工程结构潜在危险部位的灾害危险等级。

可选地，所述获取工程结构潜在危险部位的多传感器实时监测数据并进行预处理，得到多物理场监测时序数据，具体包括：

获取工程结构潜在危险部位的多传感器实时监测数据；所述多传感器实时监测数据为应变传感器、位移传感器、应力传感器、波速传感器、渗透压传感器、温度传感器、声发射传感器以及电磁辐射传感器中的两种或两种以上传感器按照时间序列采集的实时监测数据；

对所述多传感器实时监测数据通过小波分析或均值拟合方法进行预处理，移除异常或噪声数据，得到所述多物理场监测时序数据。