一種大壩監(jiān)測自動化比測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于測量監(jiān)測方法，尤其涉及一種大壩監(jiān)測自動化比測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大壩安全監(jiān)測中的數(shù)據(jù)比測，是對自動化系統(tǒng)的測量值與人工觀測值進(jìn)行對比及 分析，以驗證自動化系統(tǒng)測量穩(wěn)定性和可靠性的過程。人工觀測由于其歷史久遠(yuǎn)，應(yīng)用廣 泛，過程簡單等特性，公認(rèn)具有較高的測量穩(wěn)定性和可信度。相對的，自動化觀測具有高精 度和高頻測量等優(yōu)點，但其測量的穩(wěn)定性和可靠性需要得到確認(rèn)，因此與人工觀測進(jìn)行比 對就顯得自然而然了，由此國家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于自動化系統(tǒng)驗收的部分也提出了與人工觀測結(jié) 果進(jìn)行比測的要求。
[0003] 目前，行業(yè)內(nèi)關(guān)于大壩安全數(shù)據(jù)比測的方式方法及分析手段并無明確規(guī)定，實際 應(yīng)用中，以人工操作方式，設(shè)定二者測量差值上下限的闕值法較為普遍，此外，通過數(shù)據(jù)處 理軟件繪制二者過程線，人工比對曲線的周期、趨勢等進(jìn)而得出結(jié)論也較為常見。然而這些 方案無論是數(shù)據(jù)的人工預(yù)處理，還是數(shù)據(jù)間內(nèi)在聯(lián)系的分析挖掘，乃至比對結(jié)果的說服力， 都存在的一定的不足。
[0004] 目前行業(yè)內(nèi)進(jìn)行比測的主要缺點為：a.未進(jìn)行測次對齊，影響比測結(jié)論，如未對 齊的測值序列將導(dǎo)致在判斷監(jiān)測量信號特征和趨勢方面出現(xiàn)較大偏差；或人工進(jìn)行數(shù)據(jù)對 齊，不僅繁瑣，也易出錯；b.僅利用一種或兩種比較淺層、直觀的數(shù)據(jù)對比方法，分析能力 較弱。實際應(yīng)用中，通常僅采用閾值法或過程線法，來處理短時序小樣本的比測工況；c.對 數(shù)據(jù)挖掘不夠全面、深入，結(jié)論缺乏說服力。例如，在小樣本的工況下即便二者測量差值 在誤差范圍內(nèi)，仍不能量化的說明其差異性水平及存在的系統(tǒng)誤差風(fēng)險；d.以人工操作為 主，耗時耗力，且計算能力較弱，不適合處理長時序大樣本的工況。
[0005] 通過以上我們可以看出，行業(yè)內(nèi)目前普遍采用的比測方法存在著較為明顯的缺 陷，影響了大壩安全監(jiān)測工作信息化水平的進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于多維度的分析 視角，多階段的進(jìn)行大壩安全監(jiān)測中人工和自動化測量數(shù)據(jù)的比測。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種大壩監(jiān)測自動化比測方法， 其特征是，包括下列步驟：
[0008] 1)基于時序的測次對齊：以自動化系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)的時間值為基準(zhǔn)，在給定的有效 時間范圍內(nèi)，查詢與自身時間值最為接近的人工觀測值；如果沒有查到，則丟棄該自動化測 量值，這樣就形成了兩組時序一致、數(shù)量相等的樣本組。
[0009] 2)方差分析：記人工觀測設(shè)備的測量精度為ζΜ，自動化系統(tǒng)設(shè)備的測量精度為 ζ Ν(此二者皆可由設(shè)備廠商提供的設(shè)備率定資料得到），自動化測量值與對應(yīng)的人工觀測 值的絕對差值Λ應(yīng)滿足公式1 :
[0011] 公式 I
【主權(quán)項】
1. 一種大巧監(jiān)測自動化比測方法，其特征是，包括下列步驟： 1) 基于時序的測次對齊；W自動化系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)的時間值為基準(zhǔn)，在給定的有效時間 范圍內(nèi)，查詢與所述時間值最為接近的人工觀測值；如果沒有查到，則丟棄該自動化測量 值，形成兩組時序一致、數(shù)量相等的樣本組。 2) 方差分析；人工觀測設(shè)備的測量精度為CM，自動化系統(tǒng)設(shè)備的測量精度為CN，自 動化測量值與對應(yīng)的人工觀測值的絕對差值A(chǔ)應(yīng)滿足如下公式所示；
本步驟可輸出超限的測值數(shù)量，及所占有效樣本數(shù)的百分比。 3) 差異性及相關(guān)性分析：對于同一監(jiān)測量的一致時序的兩組測值序列進(jìn)行檢驗，包括 兩個序列的均值的差異性檢驗、兩個序列的方差的差異性檢驗及兩個序列的相關(guān)性檢驗， 如序列具有較高的相關(guān)性，則可W認(rèn)定，雖然監(jiān)測方式不同，但是二者測量結(jié)果一致。 4) 規(guī)律性分析；將監(jiān)測量的變化視為隨機(jī)過程，將二組時間序列數(shù)值視為離散信號 量，在此基礎(chǔ)上，通過基于快速傅里葉變換的譜分析，將二組信號的所包含周期、振幅及相 位等特征量輸出，并進(jìn)行對比。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大巧監(jiān)測自動化比測方法，其特征是，所述兩個序列的 均值的差異性檢驗為：假設(shè)M與N均值無顯著性差異，即有；&;EM=EW，構(gòu)建檢驗統(tǒng)計量n 如下公式所示：
即符合標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，如果規(guī)定顯著性水平為a,則拒絕域為：，-Zg/2)和狂。/2， + - )，Z。/,值可由查表得到，該樣即可輸出在各顯著性水平下的接受或拒絕結(jié)論。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大巧監(jiān)測自動化比測方法，其特征是，所述兩個序列的 方差的差異性檢驗為：假設(shè)M與N方差無顯著性差異，即有：冊；0 \= 0 \，構(gòu)建檢驗統(tǒng)計 量X2如下公式所示； X2=化-1)*。2m/〇2n~X2化-1) 即符合卡方分布，如果規(guī)定顯著性水平為a,可由查表得到其拒絕域，該樣即可輸出在 各顯著性水平下的接受或拒絕結(jié)論。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大巧監(jiān)測自動化比測方法，其特征是，所述兩個序列的 相關(guān)性檢驗為：主要研究的是兩個序列間的線性相關(guān)性大小，如果二者的線性相關(guān)性越緊 密，則二者相似性和趨同性越高。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大巧監(jiān)測自動化比測方法，其特征是，兩個序列間的線 性相關(guān)性的皮爾遜相關(guān)系數(shù)C計算公式如下所示：
即可輸出二者的線性相關(guān)系數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大巧監(jiān)測自動化比測方法，其特征是，規(guī)律性分析使用 Cooley-T址eyFFT算法。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大壩監(jiān)測自動化比測方法，其特征是，首先，基于時間序列對二者進(jìn)行測次對齊，降低因樣本本身帶來的差異性，其次，基于方差分析判定二者間測量差值是否滿足2ζ法則，再次，進(jìn)行樣本相關(guān)性及差異性分析，檢定二者互相關(guān)性的強(qiáng)弱，和在多個顯著性水平上差異是否顯著，最后，基于譜分析對比二者的規(guī)律性如周期、變幅；本發(fā)明所述一種大壩監(jiān)測自動化比測方法在進(jìn)行比測前進(jìn)行了自動測次對齊操作，提高了樣本質(zhì)量；所述一種大壩監(jiān)測自動化比測方法從方差精度、差異性、相關(guān)性及規(guī)律性方面全面分析挖掘了人工與自動化測量數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，得出的比測結(jié)論更為可信，并兼具校核作用。
【IPC分類】G01D18-00
【公開號】CN104792350
【申請?zhí)枴緾N201510151645
【發(fā)明人】花勝強(qiáng), 陳意, 蔡杰, 夏智娟, 鄭慧娟, 紀(jì)菁, 姚馳, 高磊
【申請人】國網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 南京南瑞集團(tuán)公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月1日