本發(fā)明涉及水利工程運行管理領域，尤其涉及一種基于召測指令的大壩強震實時監(jiān)測分析評價方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、大壩主要涵蓋包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運等功能。大壩風險主要與自身的大壩結構安全狀況、大壩運行管理水平和外部風險因素有關。所以有必要基于大壩安全風險管理理論，對大壩風險進行綜合排序，開展橫向、縱向比較，從而針對不同大壩風險提出個性化解決方案，突出管理工作重點，實現(xiàn)管理資源精準配置。

2、目前我國大壩安全理念多關注于工程自身的結構安全問題，未完整聚焦大壩風險因素，如運行管理問題、地震風險問題等。且結構安全評價多采用周期性專家現(xiàn)場檢查、評價的監(jiān)督管理模式，所考量的因素以及評價標準受參與人員的技術水平、個人偏好等因素影響較大，致使評價結果客觀性和可比性較低。特別是在發(fā)生地震情況下，會對大壩安全造成極大影響，周期性的監(jiān)督管理模式難以及時發(fā)現(xiàn)大壩所存在安全隱患，亟待改進。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的問題是提供一種兼?zhèn)涑Ｒ?guī)監(jiān)測與地震時高頻率監(jiān)測而能夠及時評價大壩安全的基于召測指令的大壩強震實時監(jiān)測分析評價方法及系統(tǒng)。

2、本方法解決上述問題采用的一個技術方案為：一種基于召測指令的大壩強震實時監(jiān)測分析評價方法，具體包括以下步驟：

3、步驟1：數據采集儀按照設定頻率對大壩上的各個監(jiān)測傳感器的信號進行采樣，將設定頻率采樣的常規(guī)監(jiān)測數據存儲到常規(guī)事件監(jiān)測數據存儲區(qū)中；

4、步驟2：監(jiān)測地震事件，判斷當前時刻為發(fā)生地震時，發(fā)送召測指令，數據采集儀提高采樣頻率，并將高頻率采樣的地震事件監(jiān)測數據存儲到地震事件監(jiān)測數據存儲區(qū)中；若判斷當前時刻為未發(fā)生地震時，繼續(xù)執(zhí)行步驟1；

5、步驟3：對步驟1的常規(guī)監(jiān)測數據和步驟2獲得的地震事件監(jiān)測數據進行數據清洗，獲得清洗后的大壩監(jiān)測數據；

6、步驟4：根據清洗后的大壩監(jiān)測數據對大壩安全進行分析評價；

7、其中，步驟3進行的數據清洗具體包括：

8、步驟31：利用數據清洗工具對步驟1獲得的常規(guī)監(jiān)測數據和步驟2獲得的地震事件監(jiān)測數據進行初步清洗，包括刪除重復值和識別異常值；

9、步驟32：通過關聯(lián)規(guī)則學習算法挖掘不同監(jiān)測指標之間的關聯(lián)規(guī)則；根據挖掘出的關聯(lián)規(guī)則，對初步清洗后的監(jiān)測數據中的缺失值進行合理填充；并對異常值進行更準確的識別；

10、步驟33：利用機器學習模型對剩余的缺失值進行預測填充，并對異常值進行進一步的驗證和處理。

11、與現(xiàn)有技術相比，本方法的優(yōu)點在于，通過對地震中和常規(guī)的大壩監(jiān)測數據清洗后來準確評價大壩安全，及時發(fā)現(xiàn)大壩所存在安全隱患。

12、作為優(yōu)選，步驟2中的召測指令為定義的一個回調函數類型和一個回調函數數組，所述回調函數類型用以接受數據采集儀的頻率，所述回調函數數組用于注冊需要訂閱采樣頻率變化的各個觀察者回調；所述采樣頻率提高時，調用每個注冊的回調函數，通知所有觀察者采樣頻率已經改變；所述觀察者為地震事件監(jiān)測數據的集合a，a={e,l,q,σ,τ}；其中，e為環(huán)境量，l為變形、q為滲流、σ為應力、τ為應變；

13、步驟2中判斷當前時刻地震是否發(fā)生的兩種情況為：

14、，此時未發(fā)生地震；，此時發(fā)生地震；

15、其中，代表地震發(fā)生的概率，；表示大概率或已經發(fā)生地震，；為大壩的類型。

16、作為優(yōu)選，還包括步驟21：數據采集儀提高采樣頻率情況下，繼續(xù)跟蹤監(jiān)測地震事件，當監(jiān)測地震事件中判斷當前時刻為未發(fā)生地震時，則修改數據采集儀工作頻率為設定頻率。在地震發(fā)生后降低采樣頻率，避免數據冗余。

17、作為優(yōu)選，異常值的認定方法為：

18、利用來識別異常值，對于監(jiān)測指標，其定義為；其中，為水位、位移或滲壓的監(jiān)測值，是均值，是標準差，當超過某個閾值時，則認為是異常值。

19、作為優(yōu)選，關聯(lián)規(guī)則的挖掘方法包括：

20、a.數據準備

21、輸入：子集事務的集合，記為事務數據庫d，針對事務數據庫d中出現(xiàn)的子集事務t的個數進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結果用表示；若項集x,y?d，且則定義存在關聯(lián)規(guī)則，其中x、y分別稱為該關聯(lián)規(guī)則的先導和后繼；

22、最小支持度閾值min_sup，

23、

24、關聯(lián)規(guī)則中項集組合在事務數據庫d中出現(xiàn)的概率，記為，事務數據庫d中的每一項事務是一個項集，包含多個子項，為在事務數據庫d中出現(xiàn)的個數，支持度越接近1則表明先導x和后繼y關聯(lián)度越高，反之越低；

25、b.生成頻繁項集

26、初始化：找出所有頻繁1項集，即所有項的支持度都大于或等于min_sup的項集；

27、迭代過程：對于k=2開始，直到無法生成更多的頻繁項集為止，執(zhí)行以下步驟：

28、生成候選k項集：根據頻繁k-1項集生成候選k項集ck；

29、計算支持度：計算ck中每個候選項集的支持度；

30、剪枝：保留支持度大于或等于min_sup的候選項集作為頻繁k項集lk；

31、c.生成關聯(lián)規(guī)則

32、從頻繁項集中提取所有可能的規(guī)則；

33、計算每條規(guī)則的置信度，即條件概率，，用于表示項集x和y同時出現(xiàn)占項集x出現(xiàn)的比例；

34、保留置信度大于等于最小置信度閾值的規(guī)則作為關聯(lián)規(guī)則。

35、作為優(yōu)選，步驟4大壩安全分析評價的具體操作為：

36、步驟41：利用清洗后的歷史監(jiān)測數據，分析大壩變形、滲流、應力應變三類測點歷史極值、歷史平均值，自動劃分預警閾值；

37、步驟42：根據大壩的實際運行情況和歷史監(jiān)測數據，建立可動態(tài)調整的測點賦分規(guī)則庫，自動或人工調整各類測點的賦分標準和預警閾值；

38、步驟43：利用賦分標準對指定時間段內的大壩安全性態(tài)進行分析評價，獲得大壩安全分析評價結果。清洗后的監(jiān)測數據能夠更準確的反應大壩狀態(tài)。

39、作為優(yōu)選，還包括步驟5：根據大壩安全分析評價結果，對預警測點進行不同預警類型信息處置，對用戶進行工作叫應提醒。

40、本系統(tǒng)解決上述問題采用的一個技術方案為：一種基于召測指令的大壩強震實時監(jiān)測分析評價系統(tǒng)，用于實現(xiàn)上述的基于召測指令的大壩強震實時監(jiān)測分析評價方法，包括大壩強震實時監(jiān)測模塊、大壩安全分析評價模塊和大壩安全分析評價處置叫應模塊；

41、所述大壩強震實時監(jiān)測模塊用于監(jiān)測地震事件，并在判斷當前時刻為發(fā)生地震時，向數據采集儀發(fā)送召測指令，在判斷當前時刻為地震結束時，向數據采集儀發(fā)送修改工作頻率為設定頻率的指令；以及用于對地震事件監(jiān)測數據和常規(guī)監(jiān)測數據進行數據清洗；

42、所述大壩安全分析評價模塊用于根據清洗后的大壩監(jiān)測數據對大壩安全進行分析評價；

43、所述大壩安全分析評價處置叫應模塊用于根據大壩安全分析評價結果，對預警測點進行不同預警類型信息處置，并對用戶進行工作叫應提醒。

44、與現(xiàn)有技術相比，本系統(tǒng)的優(yōu)點在于，通過對地震中和常規(guī)的大壩監(jiān)測數據清洗后來準確評價大壩安全，及時發(fā)現(xiàn)大壩所存在安全隱患，并進行預警處理和叫應。