發(fā)布時(shí)間：2019-08-06 18:36

【摘要】：水壩是一種關(guān)系國(guó)計(jì)民生的水利工程,其安全與否至關(guān)重要。實(shí)時(shí)采集水壩安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料和研究與應(yīng)用專業(yè)模型進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料分析,是確保水壩安全的關(guān)鍵。水壩工程施工管理中基礎(chǔ)資料缺失、監(jiān)測(cè)結(jié)果處理不及時(shí)、監(jiān)測(cè)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(diǎn)問題。近年來得到快速發(fā)展應(yīng)用的云計(jì)算技術(shù),為其提供了一種解決的思路。然而,云計(jì)算在水利工程領(lǐng)域的研究和應(yīng)用時(shí)間短,其理論還不夠完善,實(shí)踐中存在一些問題需要深入研究。本文以“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“重大水利工程建設(shè)信息數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)化專項(xiàng)技術(shù)開發(fā)研究”(SQ2012BAJY3301)為依托,探索適合水壩安全監(jiān)測(cè)模型的云服務(wù)模式,并在此基礎(chǔ)上深入研究云計(jì)算環(huán)境下水壩安全監(jiān)測(cè)模型運(yùn)行、組合和選擇的技術(shù)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(cè)模型應(yīng)用模式。針對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)多級(jí)傳遞、監(jiān)測(cè)模型軟件定制開發(fā)、監(jiān)測(cè)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(yùn)維困難等問題,研究分析了運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于云平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸模式、模型應(yīng)用模式、模型改進(jìn)手段、系統(tǒng)建設(shè)方式的方法和應(yīng)用場(chǎng)景,并探討了其運(yùn)行原理和商業(yè)模式。(2)研究并設(shè)計(jì)了云計(jì)算環(huán)境下模型自動(dòng)組合方法和定制組合機(jī)制。研究分析了模型實(shí)體自身、模型與模型之間、模型與云平臺(tái)之間的交互狀態(tài)及特性,針對(duì)功能相對(duì)獨(dú)立的模型組合需求,提出了一種基于知識(shí)的語義驅(qū)動(dòng)式模型自動(dòng)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(gè)步驟；針對(duì)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(yàn)的專業(yè)模型研發(fā)人員來定制模型組合的機(jī)制,支持通過計(jì)算機(jī)仿真方式對(duì)水壩安全監(jiān)測(cè)復(fù)雜模型進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和改進(jìn)。(3)研究并提出了一種云計(jì)算環(huán)境下基于二次動(dòng)態(tài)尋優(yōu)的模型選擇算法MS-TDO (Model Selection based on Twice Dynamic Optimization)。針對(duì)模型賦權(quán)和模型選擇兩個(gè)步驟都具有一定動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種二次動(dòng)態(tài)尋優(yōu)機(jī)制；針對(duì)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(gè)模型,以模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間的絕對(duì)誤差作為評(píng)價(jià)指標(biāo),選擇出相對(duì)最優(yōu)的模型組合。該算法可應(yīng)用于解決動(dòng)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(chǔ)上,構(gòu)建了水壩安全監(jiān)測(cè)模型云服務(wù)平臺(tái)。通過該云服務(wù)平臺(tái)快速構(gòu)建了四個(gè)實(shí)際水利工程的水壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),達(dá)到實(shí)際工程建設(shè)過程中對(duì)于施工期安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)時(shí)間很短的苛刻要求,并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、模型和系統(tǒng)均存儲(chǔ)和部署在云端,有效解決了目前因監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及模型分散存儲(chǔ)、管理和使用而造成的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)失真和監(jiān)測(cè)模型可靠性不高等實(shí)際問題,對(duì)本課題的研究工作進(jìn)行了驗(yàn)證。本文的上述研究成果已成功應(yīng)用于“重大水利工程建設(shè)信息數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)化專項(xiàng)技術(shù)開發(fā)研究”、“服務(wù)為導(dǎo)向水利工程質(zhì)量和進(jìn)度控制關(guān)鍵技術(shù)”和“基于云服務(wù)的水利仿真計(jì)算系統(tǒng)生成平臺(tái)”三個(gè)重大科研項(xiàng)目,取得了良好的應(yīng)用效果。應(yīng)用結(jié)果表明,本文探討的水壩安全監(jiān)測(cè)云服務(wù)模式是對(duì)傳統(tǒng)水壩安全監(jiān)測(cè)模型研發(fā)生產(chǎn)和使用管理模式的一種有效補(bǔ)充,支持快速構(gòu)建滿足不同壩型不同監(jiān)測(cè)需求的水壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),具有較高的可行性和實(shí)用性。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV698.1

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本文編號(hào)：2523680