水工建筑物安全監測布置優化方法研究

孫學明

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

關鍵詞：水工建筑物；重要性；布置優化原則；布置優化方式

一、剖析水工建筑物中存在的安全事故概述

結合大量資料文獻可發現，無論是水工建筑物正式建設前的設計階段、具體建設施工階段，還是建成后期維護及監測階段，均需要做好安全監管工作，維護建設施工整體安全。若在此過程中出現安全事故，除了會延誤施工建設工期外，還會嚴重影響到整體建設質量，進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生，通過分析可發現，會有很多因素影響到水工建筑物施工安全與質量安全，諸如：人為因素、環境因素、氣候因素等。隨著技術水平飛速發展，當前水工建筑物安全事故發生概率從原有的6%逐步下降到當前的1%，但為了維護建筑物整體安全，進一步確保人員生命安全，還應當逐步加強安全監測力度。

二、解讀水工建筑物中實施安全監測的重要性

結合多年工作實際，對水工建筑物實施一系列的安全監測工作，最根本的目的在于實時監測水工建筑物找的整體狀態及其變化，從而確保水工建筑物各個方面的參數都能夠維持在安全監管范圍內。事實上，水工建筑物長期處于動態變化狀態，但僅憑宏觀視角看，很難觀測出水工建筑物外部變化，因其這一動態變化非常微小，即必須通過一些現代化儀器設備才能夠掌握水工建筑物具體變化情況。具體監測環節，需要按需在水工建筑物體上擇出幾處監測點，隨后實施監測數據采集工作，最后再對數據進行一系列科學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，均需要做好安全監測工作。

三、簡述水工建筑物安全監測布置優化的原則

眾所周知，水工建筑物涉及到的安全監測工作，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測環節，除了確保施工階段安全外，還需確保設計階段安全，而這便需要遵循一定的布置優化原則。

首先系統應當監測到水工建筑物性狀變化的整個過程，即全過程監測水工建筑物的化學狀態、力學狀態和物理狀態等。

其次在監測某一建筑物時，應銜接好效應量與原音量之間的關系，簡而言之便是當在一個建筑物上確定出重要效應量時，還應當考慮是否存在著引起效應量發生變化的原因量，找出來，并將兩者結合一起進行應用。

隨后有關建筑物重要部位所涉及到的關鍵監測數據務必在計算機系統中備份，以防重要數據丟失；此外，應準備兩個相同的監測儀器，同時監測同一個位置上的測量點又或者采用兩種不同技術手段，監測同一位置上的監測點數據。

最后結合當前技術發展水平，在布置優化之時應考慮自動化問題，這是因為安全監測系統本身集采集—檢驗—處理—存儲—分析等功能于一體，在技術發展的同時這些功能也應得到提升，才能為整個系統安全監測提供保障，而這便需應用到現代自動化技術，實現自動化安全監測，除了能提升安全監測效率、監測數據精準性外，在一定程度上還節省了很多監測時間。

四、有效的安全監測布置優化方法

（一）優化主成方法

這里所涉及到的組成方法為劃分點集合組成方法。在數理統計法的利用下，可得出體系中主要的因素和各個因素間的關聯性，而這便是主成分分析法。該方法能夠把“高空間問題”轉換成“地空間問題”進行分析與處理。具體思路為：假設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測點來講，其分布在空間上，并以此構成了與之相對應的監測曲面，而后在主成分分析法的應用下劃分曲面區域，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節點的情況下，如果將X，Y，Z這三點當作三個不同方向上的變量值，那么所獲得的數據矩陣X為3·X階矩陣（如：圖一）。

（二）優化歐式距離聚類劃分方法

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

（三）評價安全監測點的布置優化方法

所謂水工建筑物安全監測布置實際上是指用最少的監測點來監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曲面建模轉化問題，即需要在曲面建模誤差檢測法的應用下，分析問題，并以此評價布置優化方法和結果。

具體說來，已知t（1，2，……，mn）這一數據點數，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實際為mn·rs的階矩陣，且在這一矩陣中含有B樣條基函數乘積（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坐標；P則為mn·3的階矩陣。

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

五、總結

綜上所述，現階段水工建筑物安全監測技術由于技術水平有限，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、優化原則等內容概述，簡述了安全監測布置優化方法。

參考文獻：

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

[2]鄭東健，遠近.水工建筑物安全監測布置優化方法研究[J].水力發電學報.2012（05）

[3]許光，蘇克忠，郭永剛，常廷改，許亮華.國內水工建筑物強震安全監測技術進展[J].水電自動化與大壩監測. 2012（02）