基于多源多尺度數(shù)據(jù)融合的黃河含沙量檢測(cè)模型研究.pdf

1、實(shí)時(shí)檢測(cè)黃河的含沙量及其分布等信息，可為黃河流域的水土保持、水質(zhì)評(píng)價(jià)、河道清淤以及排水排沙等提供決策依據(jù)。然而，現(xiàn)有的高懸浮含沙量檢測(cè)方法在信息的獲取、環(huán)境影響的消除以及融合模型的構(gòu)建等方面還存在諸多問(wèn)題，目前尚無(wú)針對(duì)黃河高懸浮含沙量實(shí)時(shí)在線檢測(cè)的有效方法。
　　隨著水利信息技術(shù)的發(fā)展，多源多尺度數(shù)據(jù)融合研究已成為黃河含沙量在線檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理的主要方向之一。在黃河等高懸浮含沙量河流中建立含沙量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，除與選用的傳感器有關(guān)外，

2、還要能適應(yīng)復(fù)雜檢測(cè)環(huán)境以及智能檢測(cè)的需求，以保證檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性?，F(xiàn)代傳感器技術(shù)、多源數(shù)據(jù)融合理論、多尺度分析理論及水利信息可視化技術(shù)等極大地提升含沙量檢測(cè)的水平。因此，開展基于多源多尺度數(shù)據(jù)融合的含沙量檢測(cè)研究具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。本文研究了含沙量檢測(cè)多源多尺度數(shù)據(jù)融合理論和技術(shù)，取得以下主要成果和結(jié)論:
　　1.分析和總結(jié)了現(xiàn)有的黃河含沙量檢測(cè)方法和技術(shù)，研究了影響黃河含沙量在線檢測(cè)的環(huán)境因素以及不同環(huán)境因素下

3、的懸浮泥沙物理本質(zhì)，論述含沙量檢測(cè)多源多尺度數(shù)據(jù)融合處理所需的理論基礎(chǔ)。
　　2.針對(duì)高懸浮含沙量不同其音頻共振頻率不同的物理特性，提出了一種基于音頻共振方法的含沙量檢測(cè)多尺度貫序式卡爾曼-溫度融合方法，用Kalman濾波器將含沙量信息和溫度信息進(jìn)行有機(jī)融合，再根據(jù)測(cè)量誤差來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)小波分解層數(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于音頻共振方法的黃河含沙量多尺度動(dòng)態(tài)檢測(cè)。
　　3.提出了一種利用改進(jìn)遺傳算法(IGA)優(yōu)化RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，建立了

4、基于IGA-RBF的多傳感器非線性融合模型，將含沙量信息與溫度、深度和流速值作為RBF網(wǎng)絡(luò)的輸入，并用遺傳算法對(duì)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，有效地減小了環(huán)境因素對(duì)黃河含沙量檢測(cè)的影響。
　　4.構(gòu)建了基于電容差壓法、音頻共振法、超聲波法和光電法等黃河含沙量在線檢測(cè)系統(tǒng)，提出了Wavelet-Curvelet的含沙量多源多尺度融合模型，采用基于Wavelet的多尺度分段標(biāo)量加權(quán)融合方法對(duì)各個(gè)趨勢(shì)項(xiàng)信息進(jìn)行融合，同時(shí)用Curvelet變換

5、來(lái)提取含沙量隨溫度變化的方向細(xì)節(jié)信息;最后建立了基于Wavelet-Curvelet的多源多尺度反演模型，將含沙量的趨勢(shì)項(xiàng)信息和方向細(xì)節(jié)信息進(jìn)行重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)含沙量多源多尺度最優(yōu)融合處理。
　　5.綜合應(yīng)用了ZigBee、GPRS等無(wú)線傳輸技術(shù)，構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的黃河含沙量檢測(cè)系統(tǒng)，研發(fā)了基于LabVIEW的含沙量信息可視化平臺(tái)，解決多源異構(gòu)數(shù)據(jù)組織、管理、高效傳輸及可視化等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了含沙量檢測(cè)的信息可視化、數(shù)據(jù)分析、融