【摘要】：水壩是一種關系國計民生的水利工程,其安全與否至關重要。實時采集水壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)資料和研究與應用專業(yè)模型進行監(jiān)測數(shù)據(jù)資料分析,是確保水壩安全的關鍵。水壩工程施工管理中基礎資料缺失、監(jiān)測結(jié)果處理不及時、監(jiān)測數(shù)據(jù)及模型可靠性不高等問題一直是困擾水工界的難點問題。近年來得到快速發(fā)展應用的云計算技術,為其提供了一種解決的思路。然而,云計算在水利工程領域的研究和應用時間短,其理論還不夠完善,實踐中存在一些問題需要深入研究。本文以“十二五”國家科技支撐計劃項目“重大水利工程建設信息數(shù)字化標準化專項技術開發(fā)研究”(SQ2012BAJY3301)為依托,探索適合水壩安全監(jiān)測模型的云服務模式,并在此基礎上深入研究云計算環(huán)境下水壩安全監(jiān)測模型運行、組合和選擇的技術和方法。本研究主要成果如下：(1)研究并探索了一種新型水壩安全監(jiān)測模型應用模式。針對傳統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)多級傳遞、監(jiān)測模型軟件定制開發(fā)、監(jiān)測系統(tǒng)異地分散部署等情況造成的數(shù)據(jù)失真、模型及系統(tǒng)普適性差、運維困難等問題,研究分析了運用云計算技術實現(xiàn)基于云平臺的數(shù)據(jù)傳輸模式、模型應用模式、模型改進手段、系統(tǒng)建設方式的方法和應用場景,并探討了其運行原理和商業(yè)模式。(2)研究并設計了云計算環(huán)境下模型自動組合方法和定制組合機制。研究分析了模型實體自身、模型與模型之間、模型與云平臺之間的交互狀態(tài)及特性,針對功能相對獨立的模型組合需求,提出了一種基于知識的語義驅(qū)動式模型自動組合方法SMAC-K (Semantic driven Model Automatic Combination based on Knowledge),包括模型匹配、模型判定和模型組合三個步驟；針對上述方法無法完全滿足的情況,探索了一種能夠由具有豐富經(jīng)驗的專業(yè)模型研發(fā)人員來定制模型組合的機制,支持通過計算機仿真方式對水壩安全監(jiān)測復雜模型進行輔助設計和改進。(3)研究并提出了一種云計算環(huán)境下基于二次動態(tài)尋優(yōu)的模型選擇算法MS-TDO (Model Selection based on Twice Dynamic Optimization)。針對模型賦權和模型選擇兩個步驟都具有一定動態(tài)性的特點,設計了一種二次動態(tài)尋優(yōu)機制；針對傳統(tǒng)樣本空間不全面的情況,提出了將同類模型總量作為模型選擇的樣本空間,既考慮組合模型也考慮單個模型,以模型預測值與實測值之間的絕對誤差作為評價指標,選擇出相對最優(yōu)的模型組合。該算法可應用于解決動態(tài)選擇優(yōu)化問題,具有一定普適性。(4)在上述研究的基礎上,構建了水壩安全監(jiān)測模型云服務平臺。通過該云服務平臺快速構建了四個實際水利工程的水壩安全監(jiān)測系統(tǒng),達到實際工程建設過程中對于施工期安全監(jiān)測系統(tǒng)建設時間很短的苛刻要求,并將監(jiān)測數(shù)據(jù)、模型和系統(tǒng)均存儲和部署在云端,有效解決了目前因監(jiān)測數(shù)據(jù)及模型分散存儲、管理和使用而造成的監(jiān)測數(shù)據(jù)失真和監(jiān)測模型可靠性不高等實際問題,對本課題的研究工作進行了驗證。本文的上述研究成果已成功應用于“重大水利工程建設信息數(shù)字化標準化專項技術開發(fā)研究”、“服務為導向水利工程質(zhì)量和進度控制關鍵技術”和“基于云服務的水利仿真計算系統(tǒng)生成平臺”三個重大科研項目,取得了良好的應用效果。應用結(jié)果表明,本文探討的水壩安全監(jiān)測云服務模式是對傳統(tǒng)水壩安全監(jiān)測模型研發(fā)生產(chǎn)和使用管理模式的一種有效補充,支持快速構建滿足不同壩型不同監(jiān)測需求的水壩安全監(jiān)測系統(tǒng),具有較高的可行性和實用性。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV698.1

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本文編號：2523680