基于Kalman-BP融合的南水北调高填方渠道渗漏监测模型研究

摘要

针对目前南水北调中线工程高填方渠道渗漏监测设备综合误差大、不能监测渠道断面间渗漏等问题,设计了可用于高填方渠道渗漏的可移动无损监测系统,建立了高填方渠道渗漏状态监测的Kalman-BP融合模型。首先构建一种基于无线传感网的多区域渗漏信息检测平台,将传感器设计成便携式可移动的锥形设备,对渗漏区域的温湿度、土壤含水率、GPS位置信息以及渗流等信息进行实时采集,再通过ZigBee和GPRS将多传感器信息进行无线传输;并结合流场渗漏检测方法,通过试验模型筛选出与高填方渠道渗流相关的特征变量;使用卡尔曼(kalman)算法对关联的物理变量进行滤波和估值;最后将多传感器数据通过BP神经网络进行渗漏状态模式识别,实现渗漏的状态预测,确定坡面渗漏安全级别。试验结果表明,基于Kalman-BP融合模型的高填方渠道渗漏监测模型识别误差较小,达到能在整体上实时监测高填方渠段的渗流状态,可实现南水北调中线工程高填方渠道断面间的坡面渗流非破坏性在线监测功能。