基于北斗的公路滑坡监测预警关键技术研究
这是一篇关于公路滑坡,北斗监测,异常检测,滑坡预测模型,监测预警系统的论文, 主要内容为公路建设和运行过程中,临近山体的路段如果发生滑坡现象,容易造成公路受损与人员伤亡。在北斗卫星导航系统快速发展的背景下,通过在易发生滑坡区域放置北斗监测设备来对滑坡进行监测是治理滑坡的重要方式。由于滑坡在真实环境下受到自然和人为因素影响,监测数据仍存在异常点难以发现、预测模型精度不够等问题。针对上述问题,本文的主要研究工作如下:(1)针对滑坡时序序列异常检测过程中,滑坡数据由降水量、沿途可能存在的库水位等多因素影响导致各点之间特征关系难以提取的问题,提出了一种基于改进的Anomaly Transformer时序序列无监督异常检测模型。模型分为两个部分:一部分为先验关联模块,其基于可学习的高斯核函数,高斯核的单峰性质,可以更多的关注相邻点之间的联系;另一部分为序列关联模块,内置的自注意力机制可以有效的提取序列中各点与整个序列的联系,通过设置稀疏化函数,减少计算过程中噪声的干扰,降低计算复杂度,并且在自注意力计算过程中引入相对位置表征,加强模型对各点间相对关系的关注,提高了检测效率和精度。(2)针对传统静态深度学习模型在滑坡周期项位移预测中,没有充分挖掘时序特征、选取环境特征时忽略特征之间存在冗余、人工选取长短期记忆人工神经网络(LSTM)超参数缺乏客观性的问题,提出了一种耦合滑坡位移预测模型。首先,用最大相关最小冗余算法筛选出与周期项位移相关性最大且特征之间冗余最小的的环境特征;然后,将其输入到LSTM网络,并对LSTM超参数的寻优算法-天牛须搜索算法(BAS)进行改进,在搜索过程中引入反馈机制,避免原算法中出现的远离最优解的问题,将算法中固定的递减因子改为动态递减因子,提升前期全局和后期局部寻优能力;最后,通过改进的BAS算法对LSTM网络超参数寻优,获得最佳网络参数组合,提升网络预测精度。(3)基于以上异常检测方法以及滑坡位移预测模型,设计与实现了北斗滑坡监测预警系统。通过对系统的业务、功能、性能进行需求分析与滑坡预警阈值的研究,开发了基于Lay UI前端框架和Spring MVC+Spring+Mybatis后端框架的北斗滑坡监测预警系统,实现了数据点监测、数据分析、预警发布等功能。系统具有操作简单、稳定性强的优势,具有一定的实用价值。
基于北斗的公路滑坡监测预警关键技术研究
这是一篇关于公路滑坡,北斗监测,异常检测,滑坡预测模型,监测预警系统的论文, 主要内容为公路建设和运行过程中,临近山体的路段如果发生滑坡现象,容易造成公路受损与人员伤亡。在北斗卫星导航系统快速发展的背景下,通过在易发生滑坡区域放置北斗监测设备来对滑坡进行监测是治理滑坡的重要方式。由于滑坡在真实环境下受到自然和人为因素影响,监测数据仍存在异常点难以发现、预测模型精度不够等问题。针对上述问题,本文的主要研究工作如下:(1)针对滑坡时序序列异常检测过程中,滑坡数据由降水量、沿途可能存在的库水位等多因素影响导致各点之间特征关系难以提取的问题,提出了一种基于改进的Anomaly Transformer时序序列无监督异常检测模型。模型分为两个部分:一部分为先验关联模块,其基于可学习的高斯核函数,高斯核的单峰性质,可以更多的关注相邻点之间的联系;另一部分为序列关联模块,内置的自注意力机制可以有效的提取序列中各点与整个序列的联系,通过设置稀疏化函数,减少计算过程中噪声的干扰,降低计算复杂度,并且在自注意力计算过程中引入相对位置表征,加强模型对各点间相对关系的关注,提高了检测效率和精度。(2)针对传统静态深度学习模型在滑坡周期项位移预测中,没有充分挖掘时序特征、选取环境特征时忽略特征之间存在冗余、人工选取长短期记忆人工神经网络(LSTM)超参数缺乏客观性的问题,提出了一种耦合滑坡位移预测模型。首先,用最大相关最小冗余算法筛选出与周期项位移相关性最大且特征之间冗余最小的的环境特征;然后,将其输入到LSTM网络,并对LSTM超参数的寻优算法-天牛须搜索算法(BAS)进行改进,在搜索过程中引入反馈机制,避免原算法中出现的远离最优解的问题,将算法中固定的递减因子改为动态递减因子,提升前期全局和后期局部寻优能力;最后,通过改进的BAS算法对LSTM网络超参数寻优,获得最佳网络参数组合,提升网络预测精度。(3)基于以上异常检测方法以及滑坡位移预测模型,设计与实现了北斗滑坡监测预警系统。通过对系统的业务、功能、性能进行需求分析与滑坡预警阈值的研究,开发了基于Lay UI前端框架和Spring MVC+Spring+Mybatis后端框架的北斗滑坡监测预警系统,实现了数据点监测、数据分析、预警发布等功能。系统具有操作简单、稳定性强的优势,具有一定的实用价值。
基于北斗的公路滑坡监测预警关键技术研究
这是一篇关于公路滑坡,北斗监测,异常检测,滑坡预测模型,监测预警系统的论文, 主要内容为公路建设和运行过程中,临近山体的路段如果发生滑坡现象,容易造成公路受损与人员伤亡。在北斗卫星导航系统快速发展的背景下,通过在易发生滑坡区域放置北斗监测设备来对滑坡进行监测是治理滑坡的重要方式。由于滑坡在真实环境下受到自然和人为因素影响,监测数据仍存在异常点难以发现、预测模型精度不够等问题。针对上述问题,本文的主要研究工作如下:(1)针对滑坡时序序列异常检测过程中,滑坡数据由降水量、沿途可能存在的库水位等多因素影响导致各点之间特征关系难以提取的问题,提出了一种基于改进的Anomaly Transformer时序序列无监督异常检测模型。模型分为两个部分:一部分为先验关联模块,其基于可学习的高斯核函数,高斯核的单峰性质,可以更多的关注相邻点之间的联系;另一部分为序列关联模块,内置的自注意力机制可以有效的提取序列中各点与整个序列的联系,通过设置稀疏化函数,减少计算过程中噪声的干扰,降低计算复杂度,并且在自注意力计算过程中引入相对位置表征,加强模型对各点间相对关系的关注,提高了检测效率和精度。(2)针对传统静态深度学习模型在滑坡周期项位移预测中,没有充分挖掘时序特征、选取环境特征时忽略特征之间存在冗余、人工选取长短期记忆人工神经网络(LSTM)超参数缺乏客观性的问题,提出了一种耦合滑坡位移预测模型。首先,用最大相关最小冗余算法筛选出与周期项位移相关性最大且特征之间冗余最小的的环境特征;然后,将其输入到LSTM网络,并对LSTM超参数的寻优算法-天牛须搜索算法(BAS)进行改进,在搜索过程中引入反馈机制,避免原算法中出现的远离最优解的问题,将算法中固定的递减因子改为动态递减因子,提升前期全局和后期局部寻优能力;最后,通过改进的BAS算法对LSTM网络超参数寻优,获得最佳网络参数组合,提升网络预测精度。(3)基于以上异常检测方法以及滑坡位移预测模型,设计与实现了北斗滑坡监测预警系统。通过对系统的业务、功能、性能进行需求分析与滑坡预警阈值的研究,开发了基于Lay UI前端框架和Spring MVC+Spring+Mybatis后端框架的北斗滑坡监测预警系统,实现了数据点监测、数据分析、预警发布等功能。系统具有操作简单、稳定性强的优势,具有一定的实用价值。
深水半潜式生产储油平台结构健康监测系统研究
这是一篇关于半潜式平台,结构健康安全监测,监测点选取,监测预警系统,半潜式平台实验设计的论文, 主要内容为随着海洋油气资源的开采朝着深海进军,半潜式平台发挥着日益重要的作用,然而,半潜式平台服役过程中往往面临复杂环境载荷冲击的挑战。掌握半潜式平台在复杂环境载荷冲击下的安全状态,危险来临时及时发出预警,是保障半潜式平台工作安全的一项重要举措。本文以我国南海某气田某超深水半潜式生产储油平台为研究对象,开展深水半潜式生产储油平台结构健康监测系统研究,为该半潜式平台的作业安全提供保障,为我国半潜式平台结构健康安全监测技术发展提供参考。主要研究如下:(1)监测点选取复合优化方案设计设计适用于深水半潜式生产储油平台的结构健康监测点选取方案,通过对行业规范、现场经验的分析,结合正交试验设计,形成适用于半潜式生产储油平台结构健康监测点选取的复合优化方案;以我国南海某超深水半潜式生产储油平台为研究对象,首先根据行业规范和现场经验要求,选取监测位置,确定监测内容,然后通过正交试验设计,优选相关区域内的高应力点和敏感点作为结构健康监测点。(2)平台结构应力采集系统设计综合考虑传感器优选设计,信号传输路径规划,信号分析和系统管理,提出深水半潜式生产储油平台结构应力采集整体方案;优选光栅光纤传感器作为平台结构应力采集传感器,基于监测点类型设计不同的传感器布置方案并开展传感器防护技术研究;基于蚁群算法,规划用于信号传输的光纤布线路径;根据传感器群位置和布线路径,基于分层集成策略,提出应力采集系统硬件集成方案。(3)数据管理策略与分析技术研究为方便数据管理,通过分析监测数据处理和储存要求,基于SQL Server2019设计监测数据库,通过14个数据表储存数据;通过分析数据传输要求,基于MOUDBUS RTU模式设计数据通讯协议;编写MATLAB计算程序,基于雨流计数法、椭圆关系并考虑初始应力,对监测数据进行处理计算。(4)监测预警系统开发综合考虑实时监测预警要求,基于C#语言和.NET框架,开发实时监测预警系统,实时显示与平台结构健康相关的高应力、疲劳和拱垂值信息,对相关结构进行高应力、疲劳损伤度和拱垂值实时监测预警,根据不同预警类型和工况,分别设计三级、四级预警等级评估准则和预警阈值,并通过时间寻址从数据库中调阅历史信息。(5)监测预警系统性能检验实验设计设计监测预警系统性能检验实验,确定了实验模型相似比,对实验加载、约束、布点和传感器布置形式进行了设计,并通过仿真对实验可行性进行了验证。
基于北斗的公路滑坡监测预警关键技术研究
这是一篇关于公路滑坡,北斗监测,异常检测,滑坡预测模型,监测预警系统的论文, 主要内容为公路建设和运行过程中,临近山体的路段如果发生滑坡现象,容易造成公路受损与人员伤亡。在北斗卫星导航系统快速发展的背景下,通过在易发生滑坡区域放置北斗监测设备来对滑坡进行监测是治理滑坡的重要方式。由于滑坡在真实环境下受到自然和人为因素影响,监测数据仍存在异常点难以发现、预测模型精度不够等问题。针对上述问题,本文的主要研究工作如下:(1)针对滑坡时序序列异常检测过程中,滑坡数据由降水量、沿途可能存在的库水位等多因素影响导致各点之间特征关系难以提取的问题,提出了一种基于改进的Anomaly Transformer时序序列无监督异常检测模型。模型分为两个部分:一部分为先验关联模块,其基于可学习的高斯核函数,高斯核的单峰性质,可以更多的关注相邻点之间的联系;另一部分为序列关联模块,内置的自注意力机制可以有效的提取序列中各点与整个序列的联系,通过设置稀疏化函数,减少计算过程中噪声的干扰,降低计算复杂度,并且在自注意力计算过程中引入相对位置表征,加强模型对各点间相对关系的关注,提高了检测效率和精度。(2)针对传统静态深度学习模型在滑坡周期项位移预测中,没有充分挖掘时序特征、选取环境特征时忽略特征之间存在冗余、人工选取长短期记忆人工神经网络(LSTM)超参数缺乏客观性的问题,提出了一种耦合滑坡位移预测模型。首先,用最大相关最小冗余算法筛选出与周期项位移相关性最大且特征之间冗余最小的的环境特征;然后,将其输入到LSTM网络,并对LSTM超参数的寻优算法-天牛须搜索算法(BAS)进行改进,在搜索过程中引入反馈机制,避免原算法中出现的远离最优解的问题,将算法中固定的递减因子改为动态递减因子,提升前期全局和后期局部寻优能力;最后,通过改进的BAS算法对LSTM网络超参数寻优,获得最佳网络参数组合,提升网络预测精度。(3)基于以上异常检测方法以及滑坡位移预测模型,设计与实现了北斗滑坡监测预警系统。通过对系统的业务、功能、性能进行需求分析与滑坡预警阈值的研究,开发了基于Lay UI前端框架和Spring MVC+Spring+Mybatis后端框架的北斗滑坡监测预警系统,实现了数据点监测、数据分析、预警发布等功能。系统具有操作简单、稳定性强的优势,具有一定的实用价值。
深水半潜式生产储油平台结构健康监测系统研究
这是一篇关于半潜式平台,结构健康安全监测,监测点选取,监测预警系统,半潜式平台实验设计的论文, 主要内容为随着海洋油气资源的开采朝着深海进军,半潜式平台发挥着日益重要的作用,然而,半潜式平台服役过程中往往面临复杂环境载荷冲击的挑战。掌握半潜式平台在复杂环境载荷冲击下的安全状态,危险来临时及时发出预警,是保障半潜式平台工作安全的一项重要举措。本文以我国南海某气田某超深水半潜式生产储油平台为研究对象,开展深水半潜式生产储油平台结构健康监测系统研究,为该半潜式平台的作业安全提供保障,为我国半潜式平台结构健康安全监测技术发展提供参考。主要研究如下:(1)监测点选取复合优化方案设计设计适用于深水半潜式生产储油平台的结构健康监测点选取方案,通过对行业规范、现场经验的分析,结合正交试验设计,形成适用于半潜式生产储油平台结构健康监测点选取的复合优化方案;以我国南海某超深水半潜式生产储油平台为研究对象,首先根据行业规范和现场经验要求,选取监测位置,确定监测内容,然后通过正交试验设计,优选相关区域内的高应力点和敏感点作为结构健康监测点。(2)平台结构应力采集系统设计综合考虑传感器优选设计,信号传输路径规划,信号分析和系统管理,提出深水半潜式生产储油平台结构应力采集整体方案;优选光栅光纤传感器作为平台结构应力采集传感器,基于监测点类型设计不同的传感器布置方案并开展传感器防护技术研究;基于蚁群算法,规划用于信号传输的光纤布线路径;根据传感器群位置和布线路径,基于分层集成策略,提出应力采集系统硬件集成方案。(3)数据管理策略与分析技术研究为方便数据管理,通过分析监测数据处理和储存要求,基于SQL Server2019设计监测数据库,通过14个数据表储存数据;通过分析数据传输要求,基于MOUDBUS RTU模式设计数据通讯协议;编写MATLAB计算程序,基于雨流计数法、椭圆关系并考虑初始应力,对监测数据进行处理计算。(4)监测预警系统开发综合考虑实时监测预警要求,基于C#语言和.NET框架,开发实时监测预警系统,实时显示与平台结构健康相关的高应力、疲劳和拱垂值信息,对相关结构进行高应力、疲劳损伤度和拱垂值实时监测预警,根据不同预警类型和工况,分别设计三级、四级预警等级评估准则和预警阈值,并通过时间寻址从数据库中调阅历史信息。(5)监测预警系统性能检验实验设计设计监测预警系统性能检验实验,确定了实验模型相似比,对实验加载、约束、布点和传感器布置形式进行了设计,并通过仿真对实验可行性进行了验证。
大田作物旱情监测与预警系统设计
这是一篇关于大田,土壤水分,作物水分,监测预警系统,B/S架构的论文, 主要内容为中国是一个传统的农业种植大国,耕地面积大约有1.35亿公顷。然而由于水资源的相对匮乏,使得作物旱情问题一直困扰着农民和农业科技工作者。每年由于旱灾给各地带来数以亿计的作物损失,有些相对落后的地区受灾更为严重,甚至造成作物绝收,严重制约各区域的经济发展和社会稳定。因此,对于作物旱情监测预警的研究显得尤为刻不容缓,在现代农业生产中将会发挥重要作用,具有重要的经济价值和社会价值。本文依托安徽省科技攻关项目,设计开发大田作物旱情监测与预警系统。该系统主要利用SSH框架技术,采用B/S架构,使用Eclipse开发工具进行程序设计,SQL Server2008进行数据库设计,实现五大功能模块,包括土壤水分监测、作物水分监测、旱情监测预警、系统管理和系统说明。本文的主要研究内容和成果如下:1、结合安徽省农业发展的实际情况和用户实际需要对系统的整体功能需求和非功能需求展开分析,确定土壤水分监测、作物水分监测、旱情监测预警、系统管理和系统说明五个功能模块。2、确定系统开发采用的技术方案,进行系统整体的架构设计。对每个模块进行详细的功能设计,画出结构设计图和功能类图,列举部分功能运行的时序图。对系统需要使用的数据库表结构进行详细的设计。3、完成大田作物旱情监测和预警系统的开发,初步实现了土壤水分监测、作物水分监测和旱情监测预警等功能。
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