摘要：現(xiàn)階段，水電站等工程建設行業(yè)快速發(fā)展，水工建筑物也越來越多。當前，如何用最少的測點、最優(yōu)化的布置方法來反映水工建筑物的工作狀態(tài)，成為了水工建筑物安全監(jiān)測的一個設計難題。本文探討了水工建筑物安全監(jiān)測應該滿足的要求，并以水工建筑物有限元計算成果為基礎，通過聚類以及主成分分析，探究樣本空間的分布特征，并對樣本數(shù)據(jù)進行了空間分塊，由此提出了水工建筑物安全監(jiān)測布置的優(yōu)化方法。 

　　關鍵詞：水工建筑物；安全監(jiān)測；監(jiān)測點布置；優(yōu)化方法 

　　對于水工建筑物安全管理工作而言，水工建筑物的安全監(jiān)測是其耳目。水工建筑物的安全監(jiān)測工作主要包括兩塊，一塊是巡視檢查，一塊是儀器監(jiān)測。現(xiàn)階段，水工建筑物的儀器監(jiān)測僅僅能做到“點監(jiān)測”。在我國，相關的監(jiān)測設計規(guī)范，對不同級別的水工建筑物有著不同的監(jiān)測原則，但對監(jiān)測項目的測點則沒有明確的要求。因此，在實際的操作中，測點的分布職能靠著經(jīng)驗進行。這就有可能造成測點布置的不合理。本文即探討水工建筑物安全監(jiān)測布置的優(yōu)化方法。 

　　一、水工建筑物安全監(jiān)測系統(tǒng)設計優(yōu)化原則 

　　水工建筑物安全監(jiān)測的目的十分明確，就好比謎底就在謎面上，水工建筑物安全監(jiān)測的目的就是監(jiān)控建筑物的安全。在監(jiān)測建筑物時，兼顧監(jiān)測設計和施工水平，圍繞“安全”這兩個字做文章。水工建筑物安全監(jiān)測系統(tǒng)的設計要求是： 

　�。ㄒ唬┫到y(tǒng)可以監(jiān)測水工建筑物整體性狀變化的全過程。這里所謂的水工建筑物性狀，也包括建筑物結構的力學狀態(tài)，也包括建筑材料的物理和化學狀態(tài)。在施工和運行過程中，水工建筑物總是處在運動變化之中。一般來說，這種變化是正常的，但也時有不正常的變化發(fā)生。這就要求監(jiān)測系統(tǒng)可以反映水工建筑物整體性狀變化的全過程。 

　�。ǘ⿲σ粋�建筑物進行監(jiān)測，原音量和效應量應該相互配套。這讀起來非常的拗口，用通俗的話來說就是，如果在一個建筑物上選定的重要效應量，也應該考慮那些引起效應量變化的原音量，并且要把他們組合在一起。 

　　（三）水工建筑物重要部位傷的關鍵監(jiān)測數(shù)據(jù)應當有備份，或者可以在同一個測量點上設置兩個同樣的儀器，或者用不同的技術手段，獲得同一測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)。 

　　（四）水工建筑物監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、檢驗、處理以及存儲、分析等，是高效運轉的安全監(jiān)測系統(tǒng)的不可或缺的組成部分，這些環(huán)節(jié)自動化程度的高低，對整個監(jiān)測系統(tǒng)是否安全有著重要的影響。因此，在設計安全監(jiān)測系統(tǒng)時，必須首先考慮系統(tǒng)的自動化問題，而不能在設計完成后再行考慮，以免狗尾續(xù)貂。 

　　二、水工建筑物監(jiān)測點布置的點集劃劃分方法與步驟 

　　（一）劃分點集合的主成分法 

　�。ㄈ┧そㄖ踩O(jiān)測監(jiān)測點布置的評價 

　　水工建筑安全監(jiān)測布置，指的是用盡可能少的監(jiān)測點去實時反映水工建筑物體的典型部位的空間分布變化情況，這也就轉化為最少測量點的曲面建模問題，從而可以借助曲面建模的誤差檢測方法，對建筑物監(jiān)測點的布置進行分析和評價。 

　　通過上述分析，筆者得出了以下結論： 

　�。�1）以有限元的理論分析成果作為依據(jù)，按照“小曲率區(qū)域保留少量的點，而大曲率區(qū)域應當保留多點”的原則，通過對水工建筑物監(jiān)測曲面主要成分以及聚類分析發(fā)現(xiàn)，能夠提取建筑物各個效應量的空間分布特征，從而通過點集劃分，提出水工建筑物安全監(jiān)測布置優(yōu)化方法。 

　�。�2）在本文后中，基于B樣條曲線而形成的曲面誤差，以規(guī)定范圍內(nèi)允許的誤差容許值，指出了水工建筑物安全監(jiān)測的評價指標； 

　　（3）在水工建筑物的設計中，已經(jīng)廣泛采用了有限元分析法，因此，可采用設計分析成果進行安全監(jiān)測的優(yōu)化布置，在不增加設計工作量的情況下，實現(xiàn)安全監(jiān)測系統(tǒng)布置的優(yōu)化。 

　　結語： 

　　當前，實現(xiàn)水工建筑物的安全監(jiān)測是相關單位和企業(yè)面臨的技術難題。解決這一技術難題，對于保障水工建筑物安全穩(wěn)定運行，具有十分重要的意義。本文利用數(shù)理學的有關方法，并結合水工建筑物安全監(jiān)測系統(tǒng)的相關原則，指出了優(yōu)化水工建筑物監(jiān)測的方法。希望有助于提高水工建筑物安全監(jiān)測水平。 

　　參考文獻 

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