MSDF在山地城市排水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、保障城市排水管網(wǎng)安全運行，必需對排水管網(wǎng)進行全面監(jiān)測。山地城市地形地貌復雜，地質(zhì)結(jié)構(gòu)特殊，滑坡、山體崩塌等自然地質(zhì)災害時常發(fā)生，這些地質(zhì)災害可能會引起排水管網(wǎng)破裂、污水泄漏等，對城市環(huán)境可能造成嚴重污染和破壞，因此在山地城市建立以地質(zhì)災害監(jiān)測為主的排水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)是非常有必要的。由于地災監(jiān)測傳感器種類較多，為了減少能耗以及提高監(jiān)測精度，需要對排水管網(wǎng)采集的各類信息進行多傳感器數(shù)據(jù)融合（MSDF：Multi-sensor Data Fus

2、ion）。MSDF技術(shù)在國內(nèi)外是研究熱點，應用研究具有很大的發(fā)展空間。目前國內(nèi)外較為成功的地質(zhì)災害監(jiān)測系統(tǒng)都沒有對監(jiān)測網(wǎng)絡進行減少傳輸量處理，也沒對地質(zhì)災害相關傳感器進行多傳感器數(shù)據(jù)融合以提高監(jiān)測精度。
　　 大中型山地城市周邊的排水管網(wǎng)監(jiān)測區(qū)域范圍大，采用ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡結(jié)合GPRS進行監(jiān)測，針對數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)那闆r，通過研究MSDF技術(shù)以及MSDF的分類和模型，設計了山地城市排水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中的MSDF模型，建立兩層

3、數(shù)據(jù)融合模型，一層是對同類傳感器進行數(shù)據(jù)融合，另一層是對異類傳感器進行數(shù)據(jù)融合。對同類傳感器數(shù)據(jù)融合首先對每個傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行預處理，進行數(shù)據(jù)刪選和異常點處理，減少不必要的網(wǎng)絡傳輸，需要向上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)用Kalman濾波進行狀態(tài)預測估計；然后對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)不同位置同類傳感器采用設計的加權(quán)Kalman濾波集中式數(shù)據(jù)融合，對整個監(jiān)測區(qū)域監(jiān)測目標進行綜合估計，降低無線傳感器網(wǎng)絡的傳輸量，提高監(jiān)測系統(tǒng)的精度。異類傳感器數(shù)據(jù)融合是對異類傳感器采集

4、數(shù)據(jù)之間有互補的信息，設計基于權(quán)值的D-S證據(jù)理論算法實現(xiàn)各種異類傳感器數(shù)據(jù)對排水管網(wǎng)安全運行中監(jiān)測目標的綜合分析，通過模糊綜合評判和基于權(quán)值的D-S證據(jù)理論算法實驗結(jié)果驗證算法的有效性；通過基于特征距離的D-S證據(jù)理論算法實現(xiàn)對排水管網(wǎng)監(jiān)測異類傳感器數(shù)據(jù)對監(jiān)測目標有沖突的數(shù)據(jù)融合處理，提高監(jiān)測精度，預防沖突數(shù)據(jù)對最后監(jiān)測結(jié)果的影響，提高監(jiān)測系統(tǒng)最后決策的可靠性。
　　 本文設計了山地城市排水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中MSDF模型、同類傳感