本發(fā)明涉及變形預(yù)測(cè)，尤其涉及一種預(yù)測(cè)大壩變形的方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、大壩作為一種混凝土構(gòu)筑物，通常建造在河流、峽谷等地形中，大壩阻擋水流形成水庫(kù)。大壩受各種因素的影響可能會(huì)發(fā)生變形，目前，通過(guò)布置在大壩各個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取大壩在各個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移，再通過(guò)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移預(yù)測(cè)大壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的位移，從而能夠及時(shí)采取維修或加固措施，防止?jié)问鹿实陌l(fā)生。

2、但是，由于大壩運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜(例如，地質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣等)，導(dǎo)致大壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形的因素難以分析，因此，現(xiàn)有的預(yù)測(cè)方法對(duì)于大壩變形的預(yù)測(cè)精度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種預(yù)測(cè)大壩變形的方法及裝置，在預(yù)測(cè)大壩變形的過(guò)程中，可以對(duì)未來(lái)時(shí)間段大壩的各個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，從而基于位移殘差預(yù)測(cè)大壩變形過(guò)程中各個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移，能夠提高大壩變形的預(yù)測(cè)精度。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種大壩變形的方法，包括：基于第一歷史時(shí)間段大壩的一個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)位移以及第二歷史時(shí)間段多個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)位移，擬合得到第二歷史時(shí)間段多個(gè)測(cè)點(diǎn)的擬合位移。其中，測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)具有相同的變形規(guī)律；第一歷史時(shí)間段在第二歷史時(shí)間段之前。接著根據(jù)第二歷史時(shí)間段多個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)位移以及擬合位移，確定測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移殘差。再對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行優(yōu)化處理，得到多個(gè)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差。并根據(jù)未來(lái)時(shí)間段多個(gè)測(cè)點(diǎn)的擬合位移以及多個(gè)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差，確定未來(lái)時(shí)間段多個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移；未來(lái)時(shí)間段多個(gè)測(cè)點(diǎn)的擬合位移是基于歷史時(shí)間段測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)位移進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合得到的。

4、本發(fā)明提供的預(yù)測(cè)大壩變形的方法在確定預(yù)測(cè)殘差的過(guò)程中，通過(guò)優(yōu)化處理后多個(gè)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化殘差可以對(duì)未來(lái)時(shí)間段大壩的各個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，從而基于位移殘差預(yù)測(cè)大壩變形過(guò)程中各個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移，能夠提高大壩變形的預(yù)測(cè)精度。

5、在第一方面和第二方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，將測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)中的任一測(cè)點(diǎn)作為目標(biāo)測(cè)點(diǎn)，確定目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差，包括：基于目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差，對(duì)多個(gè)測(cè)點(diǎn)中的每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行分解，得到多個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)模態(tài)殘差；其中，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)至少一個(gè)模態(tài)殘差。從多個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)模態(tài)殘差中篩選出多個(gè)相關(guān)模態(tài)殘差；目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差與多個(gè)相關(guān)模態(tài)殘差之間的相關(guān)系數(shù)均大于預(yù)設(shè)閾值。從多個(gè)模態(tài)殘差組中，篩選出與目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的相關(guān)性最強(qiáng)的目標(biāo)模態(tài)殘差組；多個(gè)模態(tài)殘差組由多個(gè)相關(guān)模態(tài)殘差組合得到，每一個(gè)模態(tài)殘差組包括n個(gè)相關(guān)模態(tài)殘差。對(duì)目標(biāo)模態(tài)殘差組中的相關(guān)模態(tài)殘差進(jìn)行加權(quán)求和，得到目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差。

6、由以上內(nèi)容可知，對(duì)目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行優(yōu)化處理的過(guò)程可以分為三步。

7、第一步、基于目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的模態(tài)數(shù)，對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行分解，得到多個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模態(tài)殘差，為目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的優(yōu)化處理提供了更多且更貼近大壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形趨勢(shì)的有效信息。

8、第二步、對(duì)多個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模態(tài)殘差進(jìn)行篩選，得到目標(biāo)模態(tài)殘差組，為目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的優(yōu)化處理剔除了噪聲信息并篩選出含有盡可能多的有效信息的目標(biāo)模態(tài)殘差組。

9、第三步、通過(guò)目標(biāo)模態(tài)殘差組重構(gòu)得到優(yōu)化殘差，使得重構(gòu)得到的優(yōu)化殘差盡可能符合與目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的變化規(guī)律。

10、綜上，通過(guò)優(yōu)化處理得到的優(yōu)化殘差包含更多有限信息且更貼近目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的變化規(guī)律，能夠使得通過(guò)優(yōu)化殘差預(yù)測(cè)的未來(lái)時(shí)間段目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移的預(yù)測(cè)精度更高。

11、在第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，基于目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差，對(duì)多個(gè)測(cè)點(diǎn)中的每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行分解，得到多個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)模態(tài)殘差，包括：根據(jù)目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的中心頻率，確定位移殘差的模態(tài)數(shù)。采用變分模態(tài)分解法對(duì)多個(gè)測(cè)點(diǎn)中的每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行分解，得到多個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)模態(tài)殘差；其中，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模態(tài)殘差的數(shù)量等于模態(tài)數(shù)。

12、眾所周知的，采用變分模態(tài)分解法對(duì)位移殘差進(jìn)行分解，能夠提取位移殘差中的有效信息。那么，在測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)具有相同的變形規(guī)律的前提下，采用目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的模態(tài)數(shù)對(duì)目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行分解，能夠提取目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差中的有效信息；并且，采用目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的模態(tài)數(shù)對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)其他測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行分解，能夠提取到其他測(cè)點(diǎn)的位移殘差中與目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差相似和/或相關(guān)的有效信息。因此，在大壩運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜導(dǎo)致大壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形的因素難以分析的情況下，通過(guò)上述處理過(guò)程能夠?yàn)槟繕?biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的優(yōu)化提供更多且更貼近大壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形趨勢(shì)的有效信息，基于這些有效信息得到的優(yōu)化位移殘差預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間段目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移，預(yù)測(cè)精度更高。

13、在第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，對(duì)目標(biāo)模態(tài)殘差組中的多個(gè)相關(guān)模態(tài)殘差進(jìn)行加權(quán)求和，得到目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差，包括：計(jì)算多組殘差權(quán)重系數(shù)下，目標(biāo)模態(tài)殘差組中的相關(guān)模態(tài)殘差的多個(gè)加權(quán)求和值；其中，一組殘差權(quán)重系數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)加權(quán)求和值。將多個(gè)加權(quán)求和值中，與目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的相關(guān)性最強(qiáng)的加權(quán)求和值作為目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差。

14、由以上內(nèi)容可知，上述處理過(guò)程通過(guò)調(diào)整目標(biāo)模態(tài)殘差組中多個(gè)相關(guān)模態(tài)殘差的加權(quán)系數(shù)，模擬目標(biāo)模態(tài)殘差組重構(gòu)殘差的多種情況；并通過(guò)多個(gè)加權(quán)求和值(與多組加權(quán)系數(shù)對(duì)應(yīng))與目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的相關(guān)性，指示目標(biāo)模態(tài)殘差組重構(gòu)的殘差與目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差變化規(guī)律的相似性(加權(quán)求和值與目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的相關(guān)性越強(qiáng)，通過(guò)目標(biāo)模態(tài)殘差組重構(gòu)的殘差與目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差變化規(guī)律的相似性越高)。在此基礎(chǔ)上，選取與目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的相關(guān)性最強(qiáng)的加權(quán)求和值作為目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差，能夠得與目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差變化規(guī)律最為相似的優(yōu)化殘差。

15、在第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，將測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)中的任一測(cè)點(diǎn)作為目標(biāo)測(cè)點(diǎn)，確定未來(lái)時(shí)間段目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移，包括：采用自回歸積分滑動(dòng)平均模型對(duì)目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差進(jìn)行處理，預(yù)測(cè)得到未來(lái)時(shí)間段目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差。對(duì)未來(lái)時(shí)間段目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的擬合位移以及位移殘差進(jìn)行疊加，得到未來(lái)時(shí)間段目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移。

16、由以上內(nèi)容可知，上述優(yōu)化處理得到的測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差是根據(jù)第二歷史時(shí)間段測(cè)點(diǎn)的位移得到的，該優(yōu)化位移殘差可以更加精準(zhǔn)的反映第二歷史時(shí)間段內(nèi)位移殘差的變化情況，基于此，在上述預(yù)測(cè)過(guò)程中，對(duì)該優(yōu)化位移殘差進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理，更加合理且準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出未來(lái)時(shí)間段該測(cè)點(diǎn)的位移殘差，有助于更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間段該測(cè)點(diǎn)的位移。

17、在第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，方法還包括：對(duì)大壩中部署的所有測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分類，得到多個(gè)測(cè)區(qū)。

18、第二方面，本發(fā)明提供一種預(yù)測(cè)大壩變形的裝置，包括擬合模塊、確定模塊、優(yōu)化模塊以及預(yù)測(cè)模塊。

19、擬合模塊用于，基于第一歷史時(shí)間段大壩的一個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)位移以及第二歷史時(shí)間段多個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)位移，擬合得到第二歷史時(shí)間段多個(gè)測(cè)點(diǎn)的擬合位移；其中，測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)具有相同的變形規(guī)律；第一歷史時(shí)間段在第二歷史時(shí)間段之前；

20、確定模塊用于，根據(jù)第二歷史時(shí)間段的多個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)位移以及擬合位移，確定測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移殘差；

21、優(yōu)化模塊用于，對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行優(yōu)化處理，得到多個(gè)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差；

22、預(yù)測(cè)模塊用于，根據(jù)未來(lái)時(shí)間段多個(gè)測(cè)點(diǎn)的擬合位移以及多個(gè)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差，確定未來(lái)時(shí)間段多個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移；未來(lái)時(shí)間段多個(gè)測(cè)點(diǎn)的擬合位移是基于歷史時(shí)間段測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)位移進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合得到的。

23、在第二方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，將測(cè)區(qū)內(nèi)多個(gè)測(cè)點(diǎn)中的任一測(cè)點(diǎn)作為目標(biāo)測(cè)點(diǎn)，上述優(yōu)化模塊具體用于：基于目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差，對(duì)多個(gè)測(cè)點(diǎn)中的每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行分解，得到多個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)模態(tài)殘差；其中，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)至少一個(gè)模態(tài)殘差。從多個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)模態(tài)殘差中篩選出多個(gè)相關(guān)模態(tài)殘差；目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差與多個(gè)相關(guān)模態(tài)殘差之間的相關(guān)系數(shù)均大于預(yù)設(shè)閾值。從多個(gè)模態(tài)殘差組中，篩選出與目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的相關(guān)性最強(qiáng)的目標(biāo)模態(tài)殘差組；多個(gè)模態(tài)殘差組由多個(gè)相關(guān)模態(tài)殘差組合得到，每一個(gè)模態(tài)殘差組包括n個(gè)相關(guān)模態(tài)殘差。

24、在第二方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，預(yù)測(cè)模塊具體用于：采用自回歸積分滑動(dòng)平均模型對(duì)目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差進(jìn)行處理，預(yù)測(cè)得到未來(lái)時(shí)間段目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差。對(duì)未來(lái)時(shí)間段目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的擬合位移以及位移殘差進(jìn)行疊加，得到未來(lái)時(shí)間段目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移。

25、在第二方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，裝置還包括分類模塊。分類模塊用于，對(duì)大壩中部署的所有測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分類，得到多個(gè)測(cè)區(qū)。

26、在第一方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，上述優(yōu)化模塊還具體用于：基于目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差，對(duì)多個(gè)測(cè)點(diǎn)中的每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行分解，得到多個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)模態(tài)殘差，包括：根據(jù)目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的中心頻率，確定位移殘差的模態(tài)數(shù)。采用變分模態(tài)分解法對(duì)多個(gè)測(cè)點(diǎn)中的每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移殘差進(jìn)行分解，得到多個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多個(gè)模態(tài)殘差；其中，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模態(tài)殘差的數(shù)量等于模態(tài)數(shù)。

27、在第二方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，上述優(yōu)化模塊還具體用于：計(jì)算多組殘差權(quán)重系數(shù)下，目標(biāo)模態(tài)殘差組中的相關(guān)模態(tài)殘差的多個(gè)加權(quán)求和值；其中，一組殘差權(quán)重系數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)加權(quán)求和值。將多個(gè)加權(quán)求和值中，與目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差的相關(guān)性最強(qiáng)的加權(quán)求和值作為目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差。

28、在第二方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，上述預(yù)測(cè)模塊具體用于：采用自回歸積分滑動(dòng)平均模型對(duì)目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化位移殘差進(jìn)行處理，預(yù)測(cè)得到未來(lái)時(shí)間段目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移殘差。對(duì)未來(lái)時(shí)間段目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的擬合位移以及位移殘差進(jìn)行疊加，得到未來(lái)時(shí)間段目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的位移。

29、在第一方面和第二方面的一種實(shí)現(xiàn)方式中，n等于模態(tài)數(shù)。

30、第三方面，本發(fā)明提供一種電子設(shè)備，包括處理器和與所述處理器耦合連接的存儲(chǔ)器；所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，當(dāng)所述電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)，所述處理器執(zhí)行存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的所述計(jì)算機(jī)指令，以使得所述電子設(shè)備執(zhí)行如上述第一方面或其任一種實(shí)現(xiàn)方式中所述的方法。

31、第四方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，包括計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序指令由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，使得所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行如上述第一方面或其任一種實(shí)現(xiàn)方式中所述的方法。

32、第五方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序指令在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，使得所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行如上述第一方面或其任一種實(shí)現(xiàn)方式中所述的方法。

33、上述第二方面至第五方面及其可能的實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的技術(shù)效果可以參考上述對(duì)第一方面及其對(duì)可能的實(shí)施方式的技術(shù)效果的描述，此處不再贅述。