水工建筑物安全監(jiān)測布置優(yōu)化方法研究

孫學(xué)明

摘要：文章通過水工建筑物施工環(huán)節(jié)存在的安全事故概述，闡述了水工建筑物安全監(jiān)測的重要性，隨后根據(jù)水工建筑物安全監(jiān)測布置優(yōu)化原則，提出了一些有效的水工建筑物安全監(jiān)測布置優(yōu)化方法。旨在提升水工建筑物安全監(jiān)測有效性，降低安全事故發(fā)生概率。

關(guān)鍵詞：水工建筑物；重要性；布置優(yōu)化原則；布置優(yōu)化方式

一、剖析水工建筑物中存在的安全事故概述

結(jié)合大量資料文獻(xiàn)可發(fā)現(xiàn)，無論是水工建筑物正式建設(shè)前的設(shè)計階段、具體建設(shè)施工階段，還是建成后期維護(hù)及監(jiān)測階段，均需要做好安全監(jiān)管工作，維護(hù)建設(shè)施工整體安全。若在此過程中出現(xiàn)安全事故，除了會延誤施工建設(shè)工期外，還會嚴(yán)重影響到整體建設(shè)質(zhì)量，進(jìn)而威脅人員生命安全。

近些年來，水工建筑物安全事故頻頻發(fā)生，通過分析可發(fā)現(xiàn)，會有很多因素影響到水工建筑物施工安全與質(zhì)量安全，諸如：人為因素、環(huán)境因素、氣候因素等。隨著技術(shù)水平飛速發(fā)展，當(dāng)前水工建筑物安全事故發(fā)生概率從原有的6%逐步下降到當(dāng)前的1%，但為了維護(hù)建筑物整體安全，進(jìn)一步確保人員生命安全，還應(yīng)當(dāng)逐步加強(qiáng)安全監(jiān)測力度。

二、解讀水工建筑物中實(shí)施安全監(jiān)測的重要性

結(jié)合多年工作實(shí)際，對水工建筑物實(shí)施一系列的安全監(jiān)測工作，最根本的目的在于實(shí)時監(jiān)測水工建筑物找的整體狀態(tài)及其變化，從而確保水工建筑物各個方面的參數(shù)都能夠維持在安全監(jiān)管范圍內(nèi)。事實(shí)上，水工建筑物長期處于動態(tài)變化狀態(tài)，但僅憑宏觀視角看，很難觀測出水工建筑物外部變化，因其這一動態(tài)變化非常微小，即必須通過一些現(xiàn)代化儀器設(shè)備才能夠掌握水工建筑物具體變化情況。具體監(jiān)測環(huán)節(jié)，需要按需在水工建筑物體上擇出幾處監(jiān)測點(diǎn)，隨后實(shí)施監(jiān)測數(shù)據(jù)采集工作，最后再對數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列科學(xué)且合理的處理與分析操作?？偟膩碇v，無論是水工建筑物本身質(zhì)量安全保障而言，還是對施工者與過往行人生命安全來講，均需要做好安全監(jiān)測工作。

三、簡述水工建筑物安全監(jiān)測布置優(yōu)化的原則

眾所周知，水工建筑物涉及到的安全監(jiān)測工作，其核心在于保證建筑施工與建筑整體安全，因而在具體的建筑物安全監(jiān)測環(huán)節(jié)，除了確保施工階段安全外，還需確保設(shè)計階段安全，而這便需要遵循一定的布置優(yōu)化原則。

首先系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)監(jiān)測到水工建筑物性狀變化的整個過程，即全過程監(jiān)測水工建筑物的化學(xué)狀態(tài)、力學(xué)狀態(tài)和物理狀態(tài)等。

其次在監(jiān)測某一建筑物時，應(yīng)銜接好效應(yīng)量與原音量之間的關(guān)系，簡而言之便是當(dāng)在一個建筑物上確定出重要效應(yīng)量時，還應(yīng)當(dāng)考慮是否存在著引起效應(yīng)量發(fā)生變化的原因量，找出來，并將兩者結(jié)合一起進(jìn)行應(yīng)用。

隨后有關(guān)建筑物重要部位所涉及到的關(guān)鍵監(jiān)測數(shù)據(jù)務(wù)必在計算機(jī)系統(tǒng)中備份，以防重要數(shù)據(jù)丟失；此外，應(yīng)準(zhǔn)備兩個相同的監(jiān)測儀器，同時監(jiān)測同一個位置上的測量點(diǎn)又或者采用兩種不同技術(shù)手段，監(jiān)測同一位置上的監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)。

最后結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平，在布置優(yōu)化之時應(yīng)考慮自動化問題，這是因?yàn)榘踩O(jiān)測系統(tǒng)本身集采集—檢驗(yàn)—處理—存儲—分析等功能于一體，在技術(shù)發(fā)展的同時這些功能也應(yīng)得到提升，才能為整個系統(tǒng)安全監(jiān)測提供保障，而這便需應(yīng)用到現(xiàn)代自動化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動化安全監(jiān)測，除了能提升安全監(jiān)測效率、監(jiān)測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性外，在一定程度上還節(jié)省了很多監(jiān)測時間。

四、有效的安全監(jiān)測布置優(yōu)化方法

（一）優(yōu)化主成方法

這里所涉及到的組成方法為劃分點(diǎn)集合組成方法。在數(shù)理統(tǒng)計法的利用下，可得出體系中主要的因素和各個因素間的關(guān)聯(lián)性，而這便是主成分分析法。該方法能夠把“高空間問題”轉(zhuǎn)換成“地空間問題”進(jìn)行分析與處理。具體思路為：假設(shè)X（樣本集）有n個P（維樣本），已知x= {x1，x2，……，xn }，Rp，xi=（xi1，xi2，……，xip）T∈Rp，為找出Rp中的Rm（m

于水工建筑物的安全監(jiān)測點(diǎn)來講，其分布在空間上，并以此構(gòu)成了與之相對應(yīng)的監(jiān)測曲面，而后在主成分分析法的應(yīng)用下劃分曲面區(qū)域，再利用不間斷折面逼近的方式，便能獲得最小信息損失量。在有n節(jié)點(diǎn)的情況下，如果將X，Y，Z這三點(diǎn)當(dāng)作三個不同方向上的變量值，那么所獲得的數(shù)據(jù)矩陣X為3·X階矩陣（如：圖一）。

（二）優(yōu)化歐式距離聚類劃分方法

結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，主平面即可能包含幾個點(diǎn)間距離（空間）過大點(diǎn)，要想把局部上涉及到的全部點(diǎn)都聚集到一塊，便需要逐步減小插值，擬合誤差，最后再根據(jù)空間距離對e（向量）進(jìn)行聚類劃分（如：圖二）。

（三）評價安全監(jiān)測點(diǎn)的布置優(yōu)化方法

所謂水工建筑物安全監(jiān)測布置實(shí)際上是指用最少的監(jiān)測點(diǎn)來監(jiān)測與反饋水工建筑物整體空間的分布與變化情況，這其中便涉及到最少測量點(diǎn)曲面建模轉(zhuǎn)化問題，即需要在曲面建模誤差檢測法的應(yīng)用下，分析問題，并以此評價布置優(yōu)化方法和結(jié)果。

具體說來，已知t（1，2，……，mn）這一數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，其所形成的樣條曲線矩陣形式是TG=P（8），從這一形式中可看出T實(shí)際為mn·rs的階矩陣，且在這一矩陣中含有B樣條基函數(shù)乘積（2個）；G為rs·3的階矩陣，該矩陣中含有未知的曲面控制頂點(diǎn)坐標(biāo)；P則為mn·3的階矩陣。

在解析幾何有關(guān)方程式的應(yīng)用下，可用G=[TTT-1TTP ]來解上述方程式。

五、總結(jié)

綜上所述，現(xiàn)階段水工建筑物安全監(jiān)測技術(shù)由于技術(shù)水平有限，還有很多問題未得到妥善解決，而文章主要通過對其重要性、優(yōu)化原則等內(nèi)容概述，簡述了安全監(jiān)測布置優(yōu)化方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]許世順.談水工建筑物安全監(jiān)測布置優(yōu)化方法[J].中華民居（下旬刊）.2014（01）

[2]鄭東健，遠(yuǎn)近.水工建筑物安全監(jiān)測布置優(yōu)化方法研究[J].水力發(fā)電學(xué)報.2012（05）

[3]許光，蘇克忠，郭永剛，常廷改，許亮華.國內(nèi)水工建筑物強(qiáng)震安全監(jiān)測技術(shù)進(jìn)展[J].水電自動化與大壩監(jiān)測. 2012（02）