本發(fā)明涉及大壩健康監(jiān)測，尤其是指一種大壩運行變形預(yù)測方法、裝置、設(shè)備及計算機存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、對拱壩變形行為的刻畫是拱壩健康監(jiān)測的核心。目前的變形行為模型對不同位置測點分別獨立的建立模型參數(shù)，完全忽略了不同測點之間的關(guān)聯(lián)性。而對于拱壩這種超靜定結(jié)構(gòu)而言，其整體性是更為重要的。因此必須建立考慮多測點和拱壩整體性的統(tǒng)一空間變形場行為模型。

2、統(tǒng)一的空間變形場行為模型不僅僅對分析方法提出挑戰(zhàn)，更對監(jiān)測數(shù)據(jù)有嚴格的要求。目前的結(jié)構(gòu)監(jiān)測模式仍然是點觀測為主，通過布設(shè)在壩體特定位置的傳感器獲取相應(yīng)信息。因此對于已有的統(tǒng)計學(xué)模型，包括近些年迅速發(fā)展的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機器學(xué)習(xí)模型，受限于當前單測點的結(jié)構(gòu)監(jiān)測模式仍然不能做到定量構(gòu)建統(tǒng)一的空間變形場模型，無法對拱壩整體變形行為進行更為準確的分析。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中拱壩整體變形行為分析準確性低的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種大壩運行變形預(yù)測方法，包括：

3、將水壓場、溫度場和基礎(chǔ)約束場作為模型的輸入，將變形沿高度方向的梯度作為模型的輸出，建立cnn模型；

4、利用預(yù)先構(gòu)建的訓(xùn)練集訓(xùn)練所述cnn模型，直至實測梯度和重建梯度之間的均方誤差達到預(yù)設(shè)臨界值；

5、將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的cnn模型中，得到目標重建梯度場；

6、根據(jù)所述目標重建梯度場計算大壩變形場。

7、優(yōu)選地，所述建立cnn模型包括：

8、在所述cnn模型的輸入過程中引入邊緣填充操作。

9、優(yōu)選地，所述建立cnn模型還包括：

10、在所述cnn模型中的每個卷積層后，設(shè)置池化層。

11、優(yōu)選地，所述建立cnn模型還包括：

12、將所述cnn模型中的全連接層移除。

13、優(yōu)選地，所述水壓場的計算過程包括：

14、根據(jù)密度和高度將水庫水位轉(zhuǎn)換為靜水壓力場。

15、優(yōu)選地，所述所述溫度場的計算過程包括：

16、利用溫度傳感器數(shù)據(jù)沿高程進行插值，獲得上游溫度場；

17、根據(jù)拱壩的超靜定結(jié)構(gòu)和運行期與年平均氣溫的溫差所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，計算得到重建溫度場與年平均溫度的差值，并在考慮溫度場對變形的延遲效應(yīng)下，計算多日平均溫度場。

18、優(yōu)選地，所述基礎(chǔ)約束場的計算過程包括：

19、根據(jù)壩體靠近邊界的位置對應(yīng)的高程、所述位置到壩拱冠梁的水平距離、拱壩底部高程和拱壩頂部高程計算邊界約束強度。

20、本發(fā)明還提供了一種大壩運行變形預(yù)測裝置，包括：

21、模型建立模塊，用于將水壓場、溫度場和基礎(chǔ)約束場作為模型的輸入，將變形沿高度方向的梯度作為模型的輸出，建立cnn模型；

22、模型訓(xùn)練模塊，用于利用預(yù)先構(gòu)建的訓(xùn)練集訓(xùn)練所述cnn模型，直至實測梯度和重建梯度之間的均方誤差達到預(yù)設(shè)臨界值；

23、目標梯度預(yù)測模塊，用于將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的cnn模型中，得到目標重建梯度場；

24、變形預(yù)測模塊，用于根據(jù)所述目標重建梯度場計算大壩變形場。

25、本發(fā)明還提供了一種大壩運行變形預(yù)測設(shè)備，包括：

26、存儲器，用于存儲計算機程序；

27、處理器，用于執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述一種大壩運行變形預(yù)測方法步驟。

28、本發(fā)明還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述一種大壩運行變形預(yù)測方法的步驟。

29、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

30、本發(fā)明所述的大壩運行變形預(yù)測方法，提出了一種基于cnn的變形場重建模型，該模型用空間統(tǒng)一模型描述了拱壩的整體受力變形行為。針對目前點檢測的結(jié)構(gòu)監(jiān)測模式，結(jié)合溫度場模型有針對性地解決了影響拱壩變形的核心因素之一。因此，最終基于溫度場、水壓場等數(shù)據(jù)，構(gòu)建了基于cnn的變形場重建模型。對于每個預(yù)測位置，重建模型的參數(shù)是通用和統(tǒng)一的。這種全局統(tǒng)一的模型可以導(dǎo)出高精度和高密度變形重建數(shù)據(jù)，對拱壩整體變形行為進行更為準確的分析。

技術(shù)特征：

1.一種大壩運行變形預(yù)測方法，其特在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩運行變形預(yù)測方法，其特征在于，所述建立cnn模型包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大壩運行變形預(yù)測方法，其特征在于，所述建立cnn模型還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大壩運行變形預(yù)測方法，其特征在于，所述建立cnn模型還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩運行變形預(yù)測方法，其特征在于，所述水壓場的計算過程包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩運行變形預(yù)測方法，其特征在于，所述溫度場的計算過程包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩運行變形預(yù)測方法，其特征在于，所述基礎(chǔ)約束場的計算過程包括：

8.一種大壩運行變形預(yù)測裝置，其特征在于，包括：

9.一種大壩運行變形預(yù)測設(shè)備，其特征在于，包括：

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一項所述一種大壩運行變形預(yù)測方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及大壩健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種大壩運行變形預(yù)測方法、裝置、設(shè)備及計算機存儲介質(zhì)。本發(fā)明針對目前點檢測的結(jié)構(gòu)監(jiān)測模式，結(jié)合溫度場模型有針對性地解決了影響拱壩變形的核心因素之一。因此，最終基于溫度場、水壓場等數(shù)據(jù)，構(gòu)建了基于CNN的變形場重建模型。對于每個預(yù)測位置，重建模型的參數(shù)是通用和統(tǒng)一的。這種全局統(tǒng)一的模型可以導(dǎo)出高精度和高密度變形重建數(shù)據(jù)，對拱壩整體變形行為進行更為準確的分析。

技術(shù)研發(fā)人員：遲福東,王進廷,龐博慧,潘堅文,曾偉,肖亮,馬云華,趙歡,張鵬,趙培雙,張宏,廖貴能,余意,陳超
受保護的技術(shù)使用者：華能瀾滄江水電股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15