| 标题 | 大坝安全预警的综合信息模糊推理 |
| 范文 | 陆晨等 摘要：现有大坝安全预警常用的多层次模糊评判方法存在不足，因此引入模糊推理模式，采用多重蕴含命题的特征展开近似推理的相关理论，研究了大坝安全预警的多重多维近似模糊推理方法。首先对反映大坝性态的强影响性驱动因子所表征的大坝状态和大坝警情进行模糊划分，通过事先归纳出的模糊条件语句构建推理大前提；然后以强影响性驱动因子所表征的大坝状态作为模糊推理系统的多输入，以大坝警情作为模糊系统的单输出，对现有的因子集组成的小前提根据模糊推理规则做出大坝警情的响应；最后实例分析了该方法的使用流程。 关键词：大坝；安全预警；综合信息；模糊推理 中图分类号：TV 698 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2014）01-0122-04 大坝安全预警是一个复杂综合信息的融合分析处理问题，不仅涉及包括水压、温度等大坝所处的外界环境状况，也与大坝的防洪、渗流及结构等性态安全和管理水平密切相关。由于大坝综合性态的复杂性和信息分析的多源性，模糊推理和评判一直是大坝安全评价和警情诊断的最主要方法[1-2]。其中多层次模糊综合评判因为层次性强，考虑因素较为全面，是大坝警情诊断综合信息融合的常用方法[3]，但其也存在如下不足：（1）人为层次的划分，使得下一级指标的评判只对上一级指标起作用，而实际的预警中，有些处于最底层、影响性较强的驱动因子，完全可以直接影响到大坝的警情，但是在计算过程中由于数值的转化，必然造成信息的流失，逐层得出的结果可能带来较大的不确定性和偏差；（2）考虑因子、层次多，诊断流程包含多项计算内容，尤其是权重的确定需要专家的参与，增加了诊断的复杂性，影响了警情诊断的快捷性和适用性。因此，本文引入模糊推理模式，构建大坝警情综合信息的模糊近似推理评判方法，以期建立从现象直接到诊断结果的评估方法，尽可能地减少由于评判环节中的模糊性带来的诊断结果的不确定性。 1 模糊推理 模糊推理实质上是把专家意见这种模糊的实践经验，运用模糊集理论，归纳整理成一组定性的模糊条件语句，构成推理大前提，然后针对所分析的工程现状运用模糊算法求得量化的预报输出，从而为决策提供依据。 1.1 模糊推理介绍 模糊推理的基本结构或流程由模糊产生器、模糊规则库、模糊推理器、模糊消除器构成[4]，见图1。 由于模糊推理对数据的处理是基于模糊集合的方法，因此对输入数据进行模糊化是必不可少的一步。模糊产生器的作用就是将输入论域的观测量映射到输入论域上的模糊集合，完成模糊化运算。 模糊规则库是基于领域专家的知识和经验总结出来的，通常由若干“if … then”语句描述，其中的前提和结论均是模糊概念。 模糊推理器是模糊推理的理论基础。在模糊推理中，模糊规则库中存在很多条控制规则，若给定A*∈F（X），则推理结果应是B*∈F（Y）。这里A*是不同于控制规则前提中的任一模糊集，F（X）代表论域X上的所有模糊集之集。则上述确定模糊集B*的过程便是模糊推理器要完成的任务。 模糊推理的结果为模糊响应。为做出确定的输出，必须将模糊响应变为确切响应，因此需要利用模糊消除器在模糊推理得到的模糊响应集合中，取一个能最佳代表这个模糊结果精确值，即模糊判决或清晰化过程。 2 大坝预警的近似模糊推理 依据模糊推理流程及特征展开近似推理方法，对大坝安全警情进行诊断时，以多个影响性强的驱动因子作为模糊推理系统的多输入，以大坝警情作为模糊系统的单输出，首先根据已有的大坝评判规则、工程实例或经验归纳出一系列模糊条件语句作为模糊推理的规则或模糊推理的大前提，而后根据现有的因子集所组成的小前提和模糊推理规则用特征展开近似推理的方法推出警情的模糊响应，最后将模糊响应转化为确切响应，以此实现对大坝的预警。 2.1 论域离散化及语言变量定义 4 结语 基于大坝警情评判中的强影响性驱动因子及警情诊断合理快捷的考虑，引入模糊推理模式，采用多重蕴含命题的特征展开近似推理，研究了大坝警情特征展开多重多维近似模糊推理方法。实例分析表明该方法以事先归纳出的模糊条件语句作为推理大前提，可以对现有的因子集组成的小前提根据模糊推理规则快速做出诊断，是大坝安全综合信息预警方法的有益补充。 参考文献（References）： [1] 王志涛，江超，姜晓琳，等.基于模糊理论的土石坝风险综合评价方法研究[J].水利与建筑工程学报，2011，9（2）：27-30，105.（WANG Zhi-tao，JIANG Chao，JIANG Xiao-lin，et al.Research on Comprehensive Evaluation Method for Risk of Earth-rock Dam Based on Fuzzy Logic[J].Journal of Water Resources and Architectural Engineering，2011，9（2）：27-30，105.（in Chinese）） [2] 张燕，周围，丛培江.基于模糊规则推理的大坝安全监测变形预测模型[J].水电自动化与大坝监测，2009，33（2）：51-54.（ZHANG Yan，ZHOU Wei，CONG Pei-jiang.Fuzzy Inference-based Deformation Prediction Model for Dam Safety Monitoring [J].Hydropower Automation and Dam Monitoring，2009.33（2）：51-54.（in Chinese）） [3] 李子阳，马福恒，鲍杰.基于多层次模糊综合诊断的燕山水库预警分析[J].水电能源科学，2009，27（6）：79-82.（LI Zi-yang，MA Fu-heng，BAO Jie.Early Warning Analysis of Yanshan Reservoir Based Multi-level Fuzzy Comprehensive Diagnosis[J].Water Resources and Power，2009，27（6）：79-82.（in Chinese）） [4] Timothy J Ross（著）.钱同惠，沈其聪，葛晓彬，等（译）.模糊逻辑及其工程应用[M].北京：电子工业出版社，2001.（Timothy J Ross（author）.Qian Tonghui，Shen Qincong，Ge Xiaobin，et al（translator）.Fuzzy Logic and Its Engineering Application [M].Beijing：Electronic Industry Press，2001.（in Chinese）） [5] Zadeh L A.Outline of a New Approach to the Analysis of Complex Systems and Decision Process[J].IEEE Trans on System，Man，Cybernetics，1973，3（1）：28-44. [6] 王国俊.模糊推理的全蕴涵三I算法[J].中国科学（E辑），1999，29（1）：43-53.（WANG Guo-jun.Algorithm of Full Implication Three I for Fuzzy Inference[J].Science in China（Series E），1999，29（1）：43-53.（in Chinese）） [7] 陈永义，陈图云.特征展开近似推理方法[J].辽宁师范大学学报（自然科学版），1984，20（3）：1-7.（CHEN Yong-yi，CHEN Tu-yun.Features Expand Approximate Fuzzy Inference Method[J].Journal of Liaoning Normal University （Natural Science Edition），1984，20（3）：1-7.（in Chinese）） [8] 李子阳.大坝病险预警的盲分析模型和方法[D].河海大学，2009.（LI Zi-yang.The Models and Methods of Blind Analysis for Early Warning of Ill-condition Dam[D].Nanjing：Hohai University，2009.（in Chinese）） [9] 张润杰，古德祥，蒲蛰龙，等.Fuzzy控制模型在三化螟幼虫数量预报中的应用探讨[J].生态科学，1989（2）：38-46.（ZHANG Run-jie，GU De-xiang，PU Zhe-long，et al.Application Research on the Three Moth Larvae Number Forecast of Fuzzy Control Model[J].Ecologic Science，1989，（2）：38-46.（in Chinese）） |
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