基于三层架构的水坝安全监测系统的应用研究

摘要

随着水资源可持续发展的需要，天然水资源在空间上和时间上的再分配引起各国的广泛重视。水坝的建造是水资源再分配的重要手段，但随之而来的洪水、大坝形变和渗透等安全问题严重威胁人民生命财产安全，水坝安全成为安全生产的重要环节。
　　 水坝安全监测是多行业、多领域的综合离散型系统，而传统的安全监测系统均为基于自身知识领域的零散研究，未能从多领域综合的角度形成完整的理论体系。本文分析当前主要的大坝安全监测手段，对安全监测系统整个流程的分析，结合了传感器的掩埋工作，大坝监测点信息的传输，信息的处理等，总结出一个完整的大坝监测模型，并首次将物联网的三层架构技术引入到大坝安全监测领域，用以提高监测模拟的响应能力和监测效率。
　　 论文首先分析传统水坝安全监测系统研究中存在的问题，依据水坝事故发生的原因分析，提出水坝安全监测的方法，并将Sagnac分布式光纤传感应用到整个坝体受力的检测，用来对混凝土坝体的形变监测，实现大坝的全方位监控。其次根据水坝安全监测的系统特性，结合物联网技术“全面感知”的特点，提出一个适合水坝监测的物联网三层架构模型，用来综合并涵盖水坝安全监测所涉及的众多领域，为安全监测系统的设计提供理论平台，并以数据为主线，通过从感知层、网络层到应用层的设计，提出系统的总体结构和功能设计。然后对监测数据进行预处理和分析。在对原始数据的预处理方面，采用的μ检验法来判别系统误差，采用“3σ准则”来剔除粗差，并采用回归算法对数据进行修正。在数据的决策分析方面，采用关联因子分析法找出与异常点关联最密切的临近节点，通过对应节点受力分析，确定异常种类。最后采用ANSYS软件对水坝坝体根据传感节点分布进行网格划分从而建立一个水坝的软件整体图形进行仿真，通过结构静力分析，对外负荷条件下引起的位移进行求解。
　　 论文依据三层架构思想对水坝安全监测系统进行从下至上的整体设计，该架构有望在水坝安全监测系统工作中起到一定的作用。