大坝变形多维度实时感知与数据融合关键技术及应用
获奖名称: 大坝变形多维度实时感知与数据融合关键技术及应用
获奖等级: 一等奖
获奖类别: 长江科学技术奖
授奖单位: 长江技术经济学会
完成单位: 、水利部南京水利水文自动化研究所、中国三峡建工（集团）有限公司、武汉大学
获奖年度: 2023
获奖人员: 黄跃文、方卫华、姚宜斌、於三大、邹双朝、周芳芳、张锋、彭思唯、董先勇、许超钤、毛索颖、李天旸、徐兰玉、张乾、张继楷
成果简介:本项目属于水利工程建设与运行、水利信息化领域。 针对大坝变形监测性能提升和智能化管理中存在的关键问题，以提升大坝防灾减灾和快速响应能力为目标，采用了模型建立、算法研究、仪器研制、试验验证和工程应用等技术手段，开展了变形实时感知技术研发和内外部变形协调分析数据融合体系构建的理论和技术研究。研制了新型内部变形监测系列仪器，优化了针对复杂山区场景中大坝外部变形监测技术，研制了内外一体化变形监测和施工－运行期连续监测装备，提出了变形监测数据融合新方法，解决了变形监测仪器精度不高、监测范围有限、内外变形协调能力差、数据融合能力不够等问题，为全面提升大坝安全感知和预报预警智能化水平提供了有效的技术支撑。 成果主要内容及创新点如下： （1）针对内部变形监测技术工作场景多样、数据采集实时性要求高等特点，研制了面向多应用场景的变形监测智能感知设备，提出了阵列式位移计姿态实时判断、异常智能识别和变量动态分析等计算方法，发展了高精度采集、边缘侧分析、自适应响应等变形感知技术，提升了内部变形监测的精度、时效性和可靠性。 （2）针对复杂山区场景中大坝的外部变形监测的精度影响因素，构建了考虑太阳辐射、地磁等指数影响的物理约束电离层模型和对流层多源ZTD融合模型，提出了面向大高差地形和电离层突变的改进大气建模新方法，研发了GNSS观测模型的实时定位解算方法，提升了GNSS技术在复杂山区环境下的大坝变形监测的测量精度。 （3）针对大坝内外变形协调监测和分析能力差、施工期和运行期监测不连续、有效测值稀疏、监测要素不全等问题，开展了内外一体化变形监测和施工－运行期连续监测研究，研制了内外部位移监测一体化装置，实现了多维度位移监测数据的高效融合。开展了大坝变形监测实测数据－模型融合和多源数据实时融合技术研究，建立了大坝内外变形场之间多尺度关联分析模型，解决了有限测点实测数据稀疏重构、物理同化和全场增强的难题，提升了大坝变形感知的全覆盖能力。 本成果取得授权专利28项（发明专利16项），国家标准2项，出版专著2部，软件著作权6项，发表论文45篇（SCI检索论文8篇），4项技术入选《水利先进实用技术重点推广指导目录》。本成果已成功应用于金沙江白鹤滩水电站、南水北调中线工程、珠三角水资源配置工程、江垭水利枢纽、皂市水利枢纽、北京十三陵蓄能电厂、山西汾河二库等80余个水利水电工程，已产生直接或间接经济效益超2亿元人民币，为大坝高精度变形监测提供了新技术，为保障水利工程安全运行提供了有效的技术支撑，取得了显著了社会经济效益。
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