基于多传感器数据融合分析的路堑滑坡模型试验研究∗

以成都天府国际机场高速公路 TJ04 标段 K17+700~K17+900 段滑坡为典型代表,通过地质分析及室内模型试验相结合的方法,运用数据融合及统计学概率运算方法,对降雨作用下路堑边坡的变形破坏过程进行研究。 结果表明：(1)通过地质分析认为 K17+700~K17+900 段滑坡形成主要原因是地表水入渗及滑坡前缘路基开挖 ; (2)通过模型试验研究已开挖路基在降雨条件下的变形特征,得出其变形机理为：降雨入渗→边坡局部溜坍→地表水入渗加剧→土体含水率上升→孔隙水压力增大→边坡失稳→整体牵引式滑移;(3)通过传感器数据融合及统计学概率分析得出,随着降雨历时增长,含水率的变化曲线与累计降雨量之间呈正相关,相关系数为 0.600 15 具有显著相关性,孔隙水压力的变化曲线与含水率之间正相关,相关系数为 0.921 74 具有高度相关性,说明雨水入渗是土体含水率与孔隙水压力增长的直接原因。     

多源降雨数据融合及其水文应用研究进展

降水作为水文循环中最活跃的因子和导致洪水灾害最常见的因素,其数据精度对于洪水预报和防洪减灾具有重要意义。雨量站、雷达和卫星遥感产品是获取降水量资料的3个重要来源。单一来源的降水数据不确定性较大,因此多源降雨数据融合技术得到了广泛的应用。本文总结了降雨资料的来源,介绍了多卫星降水集成以及客观分析法、地质统计学法、最优插值法、尺度递归估计法和贝叶斯模型平均法5种常用的多源降雨数据融合方法。本文还介绍了一些主流的国际和国内的多源降雨融合产品和融合降水数据在水文研究中的应用,最后对未来多源降雨数据融合及其在水文研究中的应用进行了展望。     

桥梁结构健康监测的数据融合框架

大型桥梁结构健康监测系统需要安装大量各种类型的传感器,如何有效利用这些实时采集的信息以保障桥梁的连续安全运营是一个核心课题,而数据融合技术是解决这一问题的一个新方向。本文对近几十年来数据融合技术的发展做了全面综述,介绍了常用的数据融合模型,评析了各种常用融合算法。基于对健康监测系统的细致分析,在前人工作基础上,提出了桥梁结构健康监测的数据融合框架,对框架内的各个功能模块进行了功能定位,并给出了相应阶段适宜的融合算法。     

基于FPGA的电磁多速率仿真通讯接口研究

针对基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA )的电磁暂态多速率仿真器的海量计算数据与外部系统通讯问题,研究通过定制化的通讯接口硬件和通讯协议,最大限度地利用电力系统仿真的特点,提升小步长仿真的通讯能力,并对通讯接口的可用性和正确性进行测试验证。结果表明:基于 FPGA 的电磁暂态多速率仿真系统通讯接口克服了多速率仿真的通讯瓶颈,实现了高带宽、高稳定性和低延迟的高效通讯,适用于大规模的电磁暂态多速率仿真计算。     

一种基于改进的一致性算法数据融合技术

在重大工程结构健康监测中,随着研究对象复杂程度的提高,往往需要获得大量观测数据才能对结构进行有效的评估,因此采用多种或多个传感器进行测量已成为必然趋势。数据融合技术就是将多个传感器的测量结果进行综合处理,从而得出比单个传感器更为准确可靠的结果。本文基于一致性算法,提出一种改进的多传感器数据融合技术,该数据融合技术属于数据级融合,它克服了一致性算法中两传感器在测量精度不同时置信距离不同的缺点,并对支持矩阵进行模糊化处理,避免了人为定义阈值而产生的主观误差。文中通过算例,验证了此方法可获得较好的结果,并且能够有效地减小由于扰动因素造成的测量数据的变化。     

基于电网GIS与气象数据融合的共享应用平台及其内嵌系统设计

为提升专业气象数据在电网运行风险预警方面的应用水平,以电网环境专题图的展现及应用为核心,提出一种基于电网GIS与多维气象数据深度融合的共享应用平台,并对其总体功能框架和技术架构进行了详细设计;同时设计了一套可实现电网环境专题图自动绘制及应用的内嵌系统,此系统通过划分气象数据与电网运行数据统一的规则库,利用GIS建模技术模拟绘制流程;最后对该平台如何实现电网运行风险预警进行了详细阐述。结果表明,设计的电网环境专题图自动绘制及应用系统可作为连通气象环境与电网GIS应用的重要工具,可扩展及完善共享应用平台功能并实现电网运行风险预警。     

融合多源异构数据的滑坡变形阶段智能判识方法

针对滑坡体不同变形阶段的监测数据样本不均衡,样本扩充量的限定研究较少以及判识模型准确率较低等现实问题,该文提出了一种少数类样本全局扩充量测算方法以及将分类结果混淆矩阵与GSA相结合的基于遗传的多分类样本合成方法MCGSA,可避免产生大量的合成样本,且有效解决了样本不均衡问题;其次借助堆栈泛化思想以及具有较强知识挖掘能力的机器学习模型,结合滑坡体的多源异构监测数据,构建了基于stacking的滑坡变形阶段智能判识模型;最后将该模型应用在多个滑坡隐患点上进行现场实验测试,并进行了对比实验分析,分析结果显示该判识模型的准确率可达89%,F1宏平均值达到了74%。模型的判识结果可为区域内滑坡隐患点的预警信息发布提供辅助决策。     

多源数据融合的城市区域型消防风险分布特征研究 ——以太原都市圈所在区域为例

分析区域消防风险的空间演化特征,针对性建立并调整消防站点,可预见性地降低消防风险.以太原都市圈所在区域作为研究对象,将遥感数据、POI兴趣点数据经标准化处理后融入GIS-GANP模型中,识别城市区域间特异性消防风险因子,探讨区域消防风险系数及空间分布特征,并多角度分析消防站点规划趋势.结果表明:POI数据符合区域融合发...     

抗差自适应Kalman滤波在动态变形监测中的应用研究

抗差自适应Kalman滤波算法中,抗差等价权矩阵和自适应因子的计算,要求观测信息具有多余观测量且准确可靠,但在动态变形监测应用中,通常滤波观测值仅为三维坐标且存在较强噪声和粗差的影响.为此,先对该算法中的自适应因子和抗差等价权矩阵的计算进行研究和改进,然后计算了某高速公路边坡的GPS动态监测数据.结果表明,抗差自适应K...     

Kalman最优平滑器在滑坡位移监测数据处理中的应用

针对传统方法中利用Kalman滤波器来处理物体的形变数据存在精度低的缺点,依据Kalman平滑比滤波的精度要高的原理,提出了将滑坡形变的估计问题视为Kalman平滑问题,而不仅仅是Kalman滤波问题;利用Kalman最优平滑器来处理滑坡位移监测数据,可使滑坡预测预报的精度得到较大提高,并在此基础上给出了一种固定区间平滑算法;最后,以龙羊峡龙西滑坡为例进行了实例分析,结果表明本文提出的方法是可行和有效的。此外,结论中针对实际运用中存在的问题提出了相应的建议。     

城市内涝灾害防治困境的突破——基于数据治理模式的研究

城市内涝灾害已成为威胁人们生命财产安全、 滞缓社会经济发展的城市"顽疾",内涝灾害防治能力的提升迫在眉睫.首先从排水管网建设、城市蔓延、"信息孤岛"三个维度分析了城市内涝灾害防治所面临的困境,而后引入数据治理理念;在建立数据治理模型并对其原则框架、范围框架及实施和评估框架作出解读的基础之上,提出管网建设智能化、数据共享...     

基于纤维模型的空间网架支承体系的优化设计与分析

近年来,民用航空制造业的快速发展给大柱距空间网架结构带来新的契机。本文针对某大柱距厂房设计了无柱间支撑、柱间钢支撑和柱间消能支撑3种抗侧力结构体系。在此基础上,分别建立了3种结构体系的三维整体有限元模型,通过优化设计确立了钢支撑和消能支撑的具体设计参数,并进行了多遇地震作用下的弹性时程对比分析。最后,建立了结构弹塑性分析的纤维模型,对3种结构体系进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,对比研究了3种结构体系在大震作用下的倒塌机制。结果表明:采用纤维模型能够较为精确地进行结构的弹塑性时程分析;相较于不加柱间支撑结构体系,柱间钢支撑和柱间消能支撑结构体系在多遇地震作用下的结构层间位移分别衰减约32%和64%,在罕遇地震作用下的结构层间位移分别衰减约12%和46%,且均具有更好的倒塌机制。本文可供大柱距空间结构的设计与分析参考和借鉴。