水工建筑物安全监测布置优化方法研究

2017-10-21孙学明

科技信息·中旬刊 2017年7期

孙学明

摘要：文章通过水工建筑物施工环节存在的安全事故概述，阐述了水工建筑物安全监测的重要性，随后根据水工建筑物安全监测布置优化原则，提出了一些有效的水工建筑物安全监测布置优化方法。旨在提升水工建筑物安全监测有效性，降低安全事故发生概率。

关键词：水工建筑物；重要性；布置优化原则；布置优化方式

一、剖析水工建筑物中存在的安全事故概述

结合大量资料文献可发现，无论是水工建筑物正式建设前的设计阶段、具体建设施工阶段，还是建成后期维护及监测阶段，均需要做好安全监管工作，维护建设施工整体安全。若在此过程中出现安全事故，除了会延误施工建设工期外，还会严重影响到整体建设质量，进而威胁人员生命安全。

近些年来，水工建筑物安全事故频频发生，通过分析可发现，会有很多因素影响到水工建筑物施工安全与质量安全，诸如：人为因素、环境因素、气候因素等。随着技术水平飞速发展，当前水工建筑物安全事故发生概率从原有的6%逐步下降到当前的1%，但为了维护建筑物整体安全，进一步确保人员生命安全，还应当逐步加强安全监测力度。

二、解读水工建筑物中实施安全监测的重要性

结合多年工作实际，对水工建筑物实施一系列的安全监测工作，最根本的目的在于实时监测水工建筑物找的整体状态及其变化，从而确保水工建筑物各个方面的参数都能够维持在安全监管范围内。事实上，水工建筑物长期处于动态变化状态，但仅凭宏观视角看，很难观测出水工建筑物外部变化，因其这一动态变化非常微小，即必须通过一些现代化仪器设备才能够掌握水工建筑物具体变化情况。具体监测环节，需要按需在水工建筑物体上择出几处监测点，随后实施监测数据采集工作，最后再对数据进行一系列科学且合理的处理与分析操作。总的来讲，无论是水工建筑物本身质量安全保障而言，还是对施工者与过往行人生命安全来讲，均需要做好安全监测工作。

三、简述水工建筑物安全监测布置优化的原则

众所周知，水工建筑物涉及到的安全监测工作，其核心在于保证建筑施工与建筑整体安全，因而在具体的建筑物安全监测环节，除了确保施工阶段安全外，还需确保设计阶段安全，而这便需要遵循一定的布置优化原则。

首先系统应当监测到水工建筑物性状变化的整个过程，即全过程监测水工建筑物的化学状态、力学状态和物理状态等。

其次在监测某一建筑物时，应衔接好效应量与原音量之间的关系，简而言之便是当在一个建筑物上确定出重要效应量时，还应当考虑是否存在着引起效应量发生变化的原因量，找出来，并将两者结合一起进行应用。

随后有关建筑物重要部位所涉及到的关键监测数据务必在计算机系统中备份，以防重要数据丢失；此外，应准备两个相同的监测仪器，同时监测同一个位置上的测量点又或者采用两种不同技术手段，监测同一位置上的监测点数据。

最后结合当前技术发展水平，在布置优化之时应考虑自动化问题，这是因为安全监测系统本身集采集—检验—处理—存储—分析等功能于一体，在技术发展的同时这些功能也应得到提升，才能为整个系统安全监测提供保障，而这便需应用到现代自动化技术，实现自动化安全监测，除了能提升安全监测效率、监测数据精准性外，在一定程度上还节省了很多监测时间。

四、有效的安全监测布置优化方法

（一）优化主成方法

这里所涉及到的组成方法为划分点集合组成方法。在数理统计法的利用下，可得出体系中主要的因素和各个因素间的关联性，而这便是主成分分析法。该方法能够把“高空间问题”转换成“地空间问题”进行分析与处理。具体思路为：假设X（样本集）有n个P（维样本），已知x= {x1，x2，……，xn }，Rp，xi=（xi1，xi2，……，xip）T∈Rp，为找出Rp中的Rm（m

于水工建筑物的安全监测点来讲，其分布在空间上，并以此构成了与之相对应的监测曲面，而后在主成分分析法的应用下划分曲面区域，再利用不间断折面逼近的方式，便能获得最小信息损失量。在有n节点的情况下，如果将X，Y，Z这三点当作三个不同方向上的变量值，那么所获得的数据矩阵X为3·X阶矩阵（如：图一）。

（二）优化欧式距离聚类划分方法

结合已有经验，主平面即可能包含几个点间距离（空间）过大点，要想把局部上涉及到的全部点都聚集到一块，便需要逐步减小插值，拟合误差，最后再根据空间距离对e（向量）进行聚类划分（如：图二）。

（三）评价安全监测点的布置优化方法

所谓水工建筑物安全监测布置实际上是指用最少的监测点来监测与反馈水工建筑物整体空间的分布与变化情况，这其中便涉及到最少测量点曲面建模转化问题，即需要在曲面建模误差检测法的应用下，分析问题，并以此评价布置优化方法和结果。

具体说来，已知t（1，2，……，mn）这一数据点数，其所形成的样条曲线矩阵形式是TG=P（8），从这一形式中可看出T实际为mn·rs的阶矩阵，且在这一矩阵中含有B样条基函数乘积（2个）；G为rs·3的阶矩阵，该矩阵中含有未知的曲面控制顶点坐标；P则为mn·3的阶矩阵。

在解析几何有关方程式的应用下，可用G=[TTT-1TTP ]来解上述方程式。

五、总结

综上所述，现阶段水工建筑物安全监测技术由于技术水平有限，还有很多问题未得到妥善解决，而文章主要通过对其重要性、优化原则等内容概述，简述了安全监测布置优化方法。

参考文献：

[1]许世顺.谈水工建筑物安全监测布置优化方法[J].中华民居（下旬刊）.2014（01）

[2]鄭东健，远近.水工建筑物安全监测布置优化方法研究[J].水力发电学报.2012（05）