基于知识图谱的大坝安全智能监控预警方法

摘要

大坝监测点数量众多、分布无序，传统监控方法难以描述监测点之间的空间关系和结构机理关联特性。针对此问题，本文提出一种基于知识图谱的大坝安全智能监控预警方法。首先，参照知识图谱要素特征，明确大坝监测点命名规则、拟定监测点空间相邻关系和数据序列相似关系的判定规则、提取监测点的内在属性特征，提出大坝安全监控知识体系；其次，以Neo4j图数据库为基底，采用网状图结构描述监测点的复杂关系和内部特征，构建大坝安全监控知识图谱；然后，基于图数据库知识引导和多级关系查询能力，建立监测点的关联响应机制，将异常监测点识别出来并划分为不同异常测点组，明确各异常测点组之间的结构机理关联特性；进一步，提出多测点聚集度概念并构建异常测点组的空间影响区域算法，并以坝体的异常影响区域为核心计算大坝运行性态分数，从大坝整体结构层面进行综合监控预警；最后，以一座混凝土重力坝的部分坝段为例，验证所提出方法的可行性。研究表明：该方法充分利用知识图谱在信息融合、类脑推理方面的优势，将大坝监测点整合成数据网络进行统一分析，提出异常监测点的结构影响区域概念，并以此为依据对大坝安全进行评判，在综合考虑监测点数量、空间分布、结构机理关联特性情况下实现多测点大坝安全监控预警。

关键词

知识图谱 / 大坝 / 多测点 / 监控预警 / 聚集度 / 多级查询

基金资助

国家重点研发计划资助项目（2021YFC3090100）; 中国博士后科学基金资助项目（2023M733315）