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北斗/GNSS高精度大坝智能监测关键技术研究与应用

北斗/GNSS高精度大坝智能监测关键技术研究与应用

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作者: 贺小星著

出版社: 中南大学出版社

出版时间: 2023-09

版次: 1

ISBN: 9787548755203

定价: 78.00

装帧: 其他

开本: 16开

分类: 工程技术

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第1章绪论 / 11.1 引言 / 11.2 本书研究目的与意义 / 21.3 本书研究内容 / 31.3.1 大坝北斗/GNSS完好性监测 / 31.3.2 北斗/GNSS自动化大坝变形监测系统 / 31.3.3 北斗/GNSS大坝监测站坐标时序精密建模 / 41.3.4 地球物理约束下大坝位移智能监测预警研究 / 5第2章北斗/GNSS大坝自动化变形监测系统 / 62.1 洋河大坝监测项目背景和意义 / 62.1.1 洋河大坝监测项目背景概况 / 62.1.2 洋河大坝自动化监测的意义 / 82.2 大坝地表位移监测 / 102.2.1 大坝地表位移监测原理 / 102.2.2 监测设备选型 / 102.2.3 位移监测数据通信 / 132.2.4 位移监测防雷设计 / 132.2.5 监测设备施工安装 / 162.2.6 北斗/GNSS数据调试 / 182.2.7 一体化气象监测站 / 182.2.8 地下水位监测 / 232.3 大坝自动化监测系统总体设计 / 262.3.1 监测系统架构 / 262.3.2 系统实现的主要功能 / 272.3.3 监测内容 / 292.4 水库大坝自动化监测系统传感器设计 / 302.4.1 监测点位 / 302.4.2 设备选型 / 332.4.3 接收机外观 / 332.4.4 施工安装 / 342.5 通信、供电及防雷系统设计 / 352.5.1 通信类型介绍 / 352.5.2 供电系统 / 352.5.3 防雷系统 / 372.6 自动化监测控制中心设计 / 392.6.1 控制中心介绍 / 392.6.2 设计原则 / 392.6.3 总体布局 / 392.6.4 软件系统设计 / 442.6.5 数据采集软件介绍 / 452.6.6 数据处理解析介绍 / 472.6.7 自动化监测预警系统平台介绍 / 472.6.8 洋河水库自动化变形监测数据分析 / 53第3章北斗/GNSS大坝监测站坐标时序精密建模 / 633.1 北斗/GNSS大坝监测站坐标时序函数模型 / 633.2 北斗/GNSS大坝监测站坐标时序随机模型 / 663.2.1 经典模型 / 663.2.2 分数阶自回归滑动平均噪声模型 / 693.2.3 高斯-马尔科夫模型 / 693.3 北斗/GNSS大坝监测站坐标时序线性变化分析方法 / 703.3.1 时域分析方法 / 703.3.2 频谱分析 / 713.4 北斗/GNSS大坝监测站坐标时序预测精密建模 / 713.4.1 顾及噪声影响的北斗/GNSS大坝监测站坐标时序建模 / 733.4.2 顾及地球物理因素的北斗/GNSS大坝监测站坐标时序建模 / 743.4.3 融合校正函数的机器学习算法优化 / 753.5 等价条件闭合差最小范数分量估计新方法 / 763.5.1 等价条件平差模型 / 773.5.2 等价条件闭合差的最小范数分量估计 / 783.5.3 北斗/GNSS大坝监测站坐标时序建模 / 823.6 北斗/GNSS坐标时序幕式震颤与慢滑移精确修正 / 893.6.1 北斗/GNSS坐标时序噪声模型估计 / 903.6.2 ETS对北斗/GNSS坐标时序噪声模型可靠性分析 / 923.6.3 间歇性震颤与滑移参数对噪声模型估计影响 / 96第4章地球物理约束下水库大坝位移智能监测技术 / 994.1 当前水库大坝智能监测存在的问题 / 994.2 顾及地球物理因素的水库大坝智能监测方法现状 / 994.3 地球物理约束下水库大坝位移精密建模方法 / 1014.3.1 vbICA-XGBoost方法建模 / 1024.3.2 Prophet预测模型建模 / 1064.3.3 VMD-XGBoost方法建模 / 1124.3.4 MVMDLSTM大坝位移时序预测建模 / 1154.4 地球物理约束下水库大坝智能监测工程应用 / 1204.4.1 单模型预测分析 / 1204.4.2 MVMDLSTM预测精度分析 / 1254.4.3 VMD组合模型结果分析 / 1264.4.4 LSTM组合预测模型精度分析 / 130参考文献 / 139

内容摘要
第1章绪论1.1引言据统计，我国已建水库约10万座。其中河北省现有18座大型水库和43座中型水库，大多建于20世纪五六十年代，分布于河北省境内的太行山脉和燕山山脉。多年来，它们在防洪、抗早、城市供水、农业灌溉、发电、养殖等方面发挥了重要作用，水库大坝在水负荷的作用下会产生变形，当变形过大时，大坝会处于疲劳状态，严重时有溃坝的危险。过去50余年间，我国有3500 多座水库发生贵坝，例如 1975年河南省板桥水库溃坝致使26座水库相继溃坝，造成约34亿元的经济损失。由此可见，水库大坝的变形监测工作不仅关系到工程自身安危，而且关系到下游人民的生命、财产安全，探究如何有效开展大坝变形监测具有重要意义。针对水库大坝的监测设备和监测数据随着监测范围的扩大也越来越庞大，使用传统的监测和管理模式，工作量特别大，难以做到实时监测，受天气等各种因索影响明显。并且使用传统测量技术进行高精度大坝变形监测时，存在诸多限制，例如传统的变形监测技术使用常规的光学和电子测量仪器，选择高等级点建立统一基准，将变形监测点与各部位的独立基准点进行联测，形成整体的监测网络系统。监测网的精度和可靠性要求比较高，观测周期长，所需费用大，而且需要大量的人力、物力。其具体不足主要表现为;各测点不同步、外业工作量大;布点受地形条件影响，实时性较差、受天气的影响比大;不易实现自动化监测等。……

精彩内容
我国目前已建成各类水库大坝约98000多座，坝高在15米以上的约有38000座。本专著将系统研究如何建立一套功能齐全、流程清晰、智能化程度高的基于北斗/GNSS高精度水库大坝自动化监测系统，并将其应用于我国水库大坝病害、风险监测等工程与科学研究中，为我国大中型水库大坝自动化变形监测管理和防汛调度科学化提供技术支持，确保水库大坝运行安全。为水库大坝多尺度变形监测、成灾与防灾理论与关键技术研究等提供重要的技术支撑。全书主要内容包括水库大坝北斗/GNSS接收机完好性监测关键技术研究；北斗/GNSS大坝自动化变形监测系统；北斗/GNSS大坝监测站坐标时序精密建模；北斗/GNSS地球物理约束下水库大坝位移智能监测技术。
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第1章绪论 / 11.1 引言 / 11.2 本书研究目的与意义 / 21.3 本书研究内容 / 31.3.1 大坝北斗/GNSS完好性监测 / 31.3.2 北斗/GNSS自动化大坝变形监测系统 / 31.3.3 北斗/GNSS大坝监测站坐标时序精密建模 / 41.3.4 地球物理约束下大坝位移智能监测预警研究 / 5第2章北斗/GNSS大坝自动化变形监测系统 / 62.1 洋河大坝监测项目背景和意义 / 62.1.1 洋河大坝监测项目背景概况 / 62.1.2 洋河大坝自动化监测的意义 / 82.2 大坝地表位移监测 / 102.2.1 大坝地表位移监测原理 / 102.2.2 监测设备选型 / 102.2.3 位移监测数据通信 / 132.2.4 位移监测防雷设计 / 132.2.5 监测设备施工安装 / 162.2.6 北斗/GNSS数据调试 / 182.2.7 一体化气象监测站 / 182.2.8 地下水位监测 / 232.3 大坝自动化监测系统总体设计 / 262.3.1 监测系统架构 / 262.3.2 系统实现的主要功能 / 272.3.3 监测内容 / 292.4 水库大坝自动化监测系统传感器设计 / 302.4.1 监测点位 / 302.4.2 设备选型 / 332.4.3 接收机外观 / 332.4.4 施工安装 / 342.5 通信、供电及防雷系统设计 / 352.5.1 通信类型介绍 / 352.5.2 供电系统 / 352.5.3 防雷系统 / 372.6 自动化监测控制中心设计 / 392.6.1 控制中心介绍 / 392.6.2 设计原则 / 392.6.3 总体布局 / 392.6.4 软件系统设计 / 442.6.5 数据采集软件介绍 / 452.6.6 数据处理解析介绍 / 472.6.7 自动化监测预警系统平台介绍 / 472.6.8 洋河水库自动化变形监测数据分析 / 53第3章北斗/GNSS大坝监测站坐标时序精密建模 / 633.1 北斗/GNSS大坝监测站坐标时序函数模型 / 633.2 北斗/GNSS大坝监测站坐标时序随机模型 / 663.2.1 经典模型 / 663.2.2 分数阶自回归滑动平均噪声模型 / 693.2.3 高斯-马尔科夫模型 / 693.3 北斗/GNSS大坝监测站坐标时序线性变化分析方法 / 703.3.1 时域分析方法 / 703.3.2 频谱分析 / 713.4 北斗/GNSS大坝监测站坐标时序预测精密建模 / 713.4.1 顾及噪声影响的北斗/GNSS大坝监测站坐标时序建模 / 733.4.2 顾及地球物理因素的北斗/GNSS大坝监测站坐标时序建模 / 743.4.3 融合校正函数的机器学习算法优化 / 753.5 等价条件闭合差最小范数分量估计新方法 / 763.5.1 等价条件平差模型 / 773.5.2 等价条件闭合差的最小范数分量估计 / 783.5.3 北斗/GNSS大坝监测站坐标时序建模 / 823.6 北斗/GNSS坐标时序幕式震颤与慢滑移精确修正 / 893.6.1 北斗/GNSS坐标时序噪声模型估计 / 903.6.2 ETS对北斗/GNSS坐标时序噪声模型可靠性分析 / 923.6.3 间歇性震颤与滑移参数对噪声模型估计影响 / 96第4章地球物理约束下水库大坝位移智能监测技术 / 994.1 当前水库大坝智能监测存在的问题 / 994.2 顾及地球物理因素的水库大坝智能监测方法现状 / 994.3 地球物理约束下水库大坝位移精密建模方法 / 1014.3.1 vbICA-XGBoost方法建模 / 1024.3.2 Prophet预测模型建模 / 1064.3.3 VMD-XGBoost方法建模 / 1124.3.4 MVMDLSTM大坝位移时序预测建模 / 1154.4 地球物理约束下水库大坝智能监测工程应用 / 1204.4.1 单模型预测分析 / 1204.4.2 MVMDLSTM预测精度分析 / 1254.4.3 VMD组合模型结果分析 / 1264.4.4 LSTM组合预测模型精度分析 / 130参考文献 / 139

内容摘要
第1章绪论1.1引言据统计，我国已建水库约10万座。其中河北省现有18座大型水库和43座中型水库，大多建于20世纪五六十年代，分布于河北省境内的太行山脉和燕山山脉。多年来，它们在防洪、抗早、城市供水、农业灌溉、发电、养殖等方面发挥了重要作用，水库大坝在水负荷的作用下会产生变形，当变形过大时，大坝会处于疲劳状态，严重时有溃坝的危险。过去50余年间，我国有3500 多座水库发生贵坝，例如 1975年河南省板桥水库溃坝致使26座水库相继溃坝，造成约34亿元的经济损失。由此可见，水库大坝的变形监测工作不仅关系到工程自身安危，而且关系到下游人民的生命、财产安全，探究如何有效开展大坝变形监测具有重要意义。针对水库大坝的监测设备和监测数据随着监测范围的扩大也越来越庞大，使用传统的监测和管理模式，工作量特别大，难以做到实时监测，受天气等各种因索影响明显。并且使用传统测量技术进行高精度大坝变形监测时，存在诸多限制，例如传统的变形监测技术使用常规的光学和电子测量仪器，选择高等级点建立统一基准，将变形监测点与各部位的独立基准点进行联测，形成整体的监测网络系统。监测网的精度和可靠性要求比较高，观测周期长，所需费用大，而且需要大量的人力、物力。其具体不足主要表现为;各测点不同步、外业工作量大;布点受地形条件影响，实时性较差、受天气的影响比大;不易实现自动化监测等。……

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我国目前已建成各类水库大坝约98000多座，坝高在15米以上的约有38000座。本专著将系统研究如何建立一套功能齐全、流程清晰、智能化程度高的基于北斗/GNSS高精度水库大坝自动化监测系统，并将其应用于我国水库大坝病害、风险监测等工程与科学研究中，为我国大中型水库大坝自动化变形监测管理和防汛调度科学化提供技术支持，确保水库大坝运行安全。为水库大坝多尺度变形监测、成灾与防灾理论与关键技术研究等提供重要的技术支撑。全书主要内容包括水库大坝北斗/GNSS接收机完好性监测关键技术研究；北斗/GNSS大坝自动化变形监测系统；北斗/GNSS大坝监测站坐标时序精密建模；北斗/GNSS地球物理约束下水库大坝位移智能监测技术。

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