[00756747]基于不确定性理论的水库大坝安全实时监控系统研究

随着社会需求的提高和坝工技术的发展，世界各国的水利工程建设规模不断扩大，坝工建筑物逐步朝高大型方向发展，因而水库大坝的安全问题越显突出。然而长期以来，由于受数学方法和计算机技术等条件限制，使得国际坝工界对大坝系统及其安全监控中的不确定性问题研究还相当有限。该项目基于不确定性理论分析方法，对水库大坝安全实时监控系统进行建模预测与系统开发技术研究，在理顺大坝安全监控中不确定性问题研究思路和构建研究框架的基础上，对有关监测数据的不确定性建模与预测分析方法进行系统分析，并由此结合现代数据库技术和管理信息系统开发技术，研发了基于C/S和B/S混合模式的大坝安全实时监控管理信息系统。该项目研究成果对于确保水库大坝安全具有重要意义，已在国内十余座水利工程安全监控与运行管理中得以应用，其推广应用前景十分广阔。该项目的主要研究内容如下：(1)构建了大坝安全实时监控中不确定性问题研究的基本框架体系，研究了其基本原则、理论方法、建模思路、建模步骤、模型精度和评价标准等；(2)研究了系统建模分析的不确定性分析方法，通过偏最小二乘法回归-不确定性分析建模，有效克服了因子多重相关性对模型预测精度的影响，同时结合一系列辅助分析手段，实现了对安全监测数据信息的不确定性内涵分析；并将基于误差逆传播算法的BP神经网络用于大坝安全监测数据的拟合与预测分析建模，有效提高了大坝安全监测模型的预测精度；(3)针对大坝安全实时监控管理的发展需要和工程实际，结合各种不确定性分析的先进理论和方法，采用B/S模式和C/S模式的混合结构自主设计和开发了基于不确定性分析的水库大坝安全实时监控系统。能及时、准确、方便的管理大坝监测各类信息，对监测数据进行实时建模分析与预报，从而实现了对大坝安全性态的自动化监测与实时监控。该项目研究得到国家自然科学基金、水资源与水电工程科学国家重点实验室开放基金项目、省教育厅自然科学研究计划、西安理工大学基金等多项科学研究基金的大力支持，同时得到甘肃、陕西、山西、云南等10余项重要生产课题的联合资助，其研究成果得到同行专家学者的广泛认可。该课题研究发表学术论文20余篇，其中7篇被EI收录，大部分文章被同行业研究学者参考和引用，其中“大坝安全监测的国内外研究现状与发展”和“大坝安全监测的BP网络模型与预报研究”分别被高频次引用达85篇次和55篇次。该项目研究为以后水库大坝安全实时监控系统开发提供了更多的选择途径和参考，对于中国大坝安全实时监控管理信息化水平的发展具有积极的推动作用。研究成果已先后在大唐甘肃碧口水电厂、山西吕梁市横泉水库、云南临沧新塘房水电站等10多座大中型水利工程中得以广泛应用，取得了良好的经济和社会效益。