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

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

2、ion）。MSDF技術(shù)在國(guó)內(nèi)外是研究熱點(diǎn)，應(yīng)用研究具有很大的發(fā)展空間。目前國(guó)內(nèi)外較為成功的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都沒(méi)有對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行減少傳輸量處理，也沒(méi)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)傳感器進(jìn)行多傳感器數(shù)據(jù)融合以提高監(jiān)測(cè)精度。
　　 大中型山地城市周邊的排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍大，采用ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)合GPRS進(jìn)行監(jiān)測(cè)，針對(duì)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)那闆r，通過(guò)研究MSDF技術(shù)以及MSDF的分類和模型，設(shè)計(jì)了山地城市排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)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(duì)同類傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，另一層是對(duì)異類傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。對(duì)同類傳感器數(shù)據(jù)融合首先對(duì)每個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)行數(shù)據(jù)刪選和異常點(diǎn)處理，減少不必要的網(wǎng)絡(luò)傳輸，需要向上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)用Kalman濾波進(jìn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)估計(jì)；然后對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)不同位置同類傳感器采用設(shè)計(jì)的加權(quán)Kalman濾波集中式數(shù)據(jù)融合，對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域監(jiān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行綜合估計(jì)，降低無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸量，提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度。異類傳感器數(shù)據(jù)融合是對(duì)異類傳感器采集

4、數(shù)據(jù)之間有互補(bǔ)的信息，設(shè)計(jì)基于權(quán)值的D-S證據(jù)理論算法實(shí)現(xiàn)各種異類傳感器數(shù)據(jù)對(duì)排水管網(wǎng)安全運(yùn)行中監(jiān)測(cè)目標(biāo)的綜合分析，通過(guò)模糊綜合評(píng)判和基于權(quán)值的D-S證據(jù)理論算法實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證算法的有效性；通過(guò)基于特征距離的D-S證據(jù)理論算法實(shí)現(xiàn)對(duì)排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)異類傳感器數(shù)據(jù)對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)有沖突的數(shù)據(jù)融合處理，提高監(jiān)測(cè)精度，預(yù)防沖突數(shù)據(jù)對(duì)最后監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響，提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最后決策的可靠性。
　　 本文設(shè)計(jì)了山地城市排水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中MSDF模型、同類傳感