一种明流洞室泄洪振动安全监测方法及系统

本申请涉及泄水建筑物安全监测领域，尤其涉及一种明流洞室泄洪振动安全监测方法及系统。

背景技术：

1、泄洪振动监测是对泄洪洞等明流洞室泄水建筑物实施有效动态监测、科学诊断以保障泄水建筑物安全运行的有效途径和主要手段。传统的明流洞室泄洪振动监测系统主要由预埋动位移传感器、水工通信及供电线缆等构成。由于泄流时振动信号的产生环境十分复杂，洞室内仪器设备的工作环境较为恶劣，传感器及线缆接头等设备极易受到水汽的侵蚀而损坏失灵，传统的水工通信线缆在潮湿的环境中也极易发生线芯老化等问题，从而不能够实时准确的监测泄水建筑物的结构运行状态，进而不能够保障明流洞室的运行安全。

技术实现思路

1、本申请提供一种明流洞室泄洪振动安全监测方法及系统，以至少解决不能够实时准确的监测泄水建筑物的结构运行状态，进而不能够保障明流洞室的运行安全的技术问题。

2、本申请第一方面实施例提出一种明流洞室泄洪振动安全监测方法，所述方法包括：

3、获取安装于明流洞室内各预设位置及方向的光纤振动位移传感器预设时段内的振动位移信号；

4、对各预设位置及方向的光纤振动位移传感器预设时段内的振动位移信号分别进行特征提取，得到各预设位置及方向的特征指标；

5、将所述各预设位置及方向的特征指标，对应输入到各预先训练好的明流洞室泄洪振动安全监测模型中，得到各预设位置及方向对应的明流洞室泄洪振动安全监测结果；

6、根据所述各预设位置及方向对应的明流洞室泄洪振动安全监测结果判断所述明流洞室是否出现泄洪危险；

7、其中，所述监测结果包括：正常、异常。

8、优选的，所述各预设位置及方向的特征指标包括：

9、最大值、最小值、均值、重心频率、均方频率、均方根频率、频率方差、频率标准差。

10、进一步的，所述各明流洞室泄洪振动安全监测模型的训练过程包括：

11、获取安装于明流洞室内各预设位置及方向的光纤振动位移传感器历史时段内各分帧的振动位移信号和各分帧的振动位移信号对应的监测结果；

12、对各分帧信号进行特征提取，得到各预设位置及方向对应的各分帧的特征指标，并基于各预设位置及方向对应的各分帧的特征指标、监测结果，构建各预设位置及方向对应的训练集数据及测试集数据；

13、分别以训练集数据中的各预设位置及方向对应的各分帧的特征指标为输入，以各预设位置及方向对应的各分帧的监测结果为输出，对各预设位置及方向对应的初始的支持向量机(support vector mach ine，svm)模型进行训练，然后利用测试集数据对训练后svm模型进行校验，得到各预设位置及方向对应的训练好的明流洞室泄洪振动安全监测模型。

14、优选的，所述光纤振动位移传感器安装于所述明流洞室的洞顶或浇筑在洞壁的混凝土内；

15、所述光纤振动位移传感器外部涂抹有防水材料。

16、优选的，所述根据所述各预设位置及方向对应的明流洞室泄洪振动安全监测结果判断所述明流洞室是否出现泄洪危险，包括：

17、当各预设位置及方向对应的明流洞室泄洪振动安全监测结果中异常结果在总监测结果中的占比大于等于预设的第一阈值时，判定所述明流洞室出现泄洪危险，否则所述明流洞室未出现泄洪危险。

18、进一步的，所述方法还包括：

19、分别将各预设位置及方向的特征指标与其对应的指标阈值进行比较，当所述特征指标与其对应的指标阈值的差值小于预设差值时，进行报警。

20、进一步的，所述方法还包括：将所述特征指标与其对应的指标阈值的差值小于预设差值时的故障部位进行显示。

21、本申请第二方面实施例提出一种明流洞室泄洪振动安全监测系统，包括：

22、获取模块，用于获取安装于明流洞室内各预设位置及方向的光纤振动位移传感器预设时段内的振动位移信号；

23、特征提取模块，用于对各预设位置及方向的光纤振动位移传感器预设时段内的振动位移信号分别进行特征提取，得到各预设位置及方向的特征指标；

24、确定模块，用于将所述各预设位置及方向的特征指标，对应输入到各预先训练好的明流洞室泄洪振动安全监测模型中，得到各预设位置及方向对应的明流洞室泄洪振动安全监测结果；

25、判断模块，用于根据所述各预设位置及方向对应的明流洞室泄洪振动安全监测结果判断所述明流洞室是否出现泄洪危险；

26、其中，所述监测结果包括：正常、异常。

27、本申请第三方面实施例提出一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如第一方面实施例所述的方法。

28、本申请第四方面实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的方法。

29、本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

30、本申请提出了一种明流洞室泄洪振动安全监测方法及系统，其中所述方法包括：获取安装于明流洞室内各预设位置及方向的光纤振动位移传感器预设时段内的振动位移信号；对各预设位置及方向的光纤振动位移传感器预设时段内的振动位移信号分别进行特征提取，得到各预设位置及方向的特征指标；将所述各预设位置及方向的特征指标，对应输入到各预先训练好的明流洞室泄洪振动安全监测模型中，得到各预设位置及方向对应的明流洞室泄洪振动安全监测结果；根据所述各预设位置及方向对应的明流洞室泄洪振动安全监测结果判断所述明流洞室是否出现泄洪危险；其中，所述监测结果包括：正常、异常。本申请提出的技术方案，可以实时监测泄水建筑物的结构运行状态，及时发现洞室的运行异常，以便在事故早期采取措施，保障明流洞室运行安全。

31、本申请附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种明流洞室泄洪振动安全监测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各预设位置及方向的特征指标包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述各明流洞室泄洪振动安全监测模型的训练过程包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光纤振动位移传感器安装于所述明流洞室的洞顶或浇筑在洞壁的混凝土内；

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述各预设位置及方向对应的明流洞室泄洪振动安全监测结果判断所述明流洞室是否出现泄洪危险，包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述特征指标与其对应的指标阈值的差值小于预设差值时的故障部位进行显示。

8.一种明流洞室泄洪振动安全监测系统，其特征在于，所述系统包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1-7任一所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一所述的方法。

技术总结
本申请提出一种明流洞室泄洪振动安全监测方法及系统，所述方法包括：获取安装于明流洞室内各预设位置及方向的光纤振动位移传感器预设时段内的振动位移信号；对各预设位置及方向的振动位移信号分别进行特征提取，得到各预设位置及方向的特征指标；将所述各预设位置及方向的特征指标，对应输入到各预先训练好的明流洞室泄洪振动安全监测模型中，得到各预设位置及方向对应的明流洞室泄洪振动安全监测结果；根据所述各预设位置及方向对应的明流洞室泄洪振动安全监测结果判断所述明流洞室是否出现泄洪危险。本申请提出的技术方案，可以实时监测泄水建筑物的结构运行状态，及时发现洞室的运行异常，以便在事故早期采取措施，保障明流洞室运行安全。

技术研发人员：练继建,庞博慧,刘昉,赵欢,梁超,钟鸣,王润喜,贺喜,赵斌斌,崔翼飞,郭彪
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15