基于人工蜂群算法的大坝安全监测-论文.pdf

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1、现代农业科技2014年第17期农业工程学基于人工蜂群算法的大坝安全监测陈有鹏陈亚敏(杨刚建设集团，河南郑41I450000)摘要针对目前我国大坝安全事故多发的现状，分析了大坝安全监测的国内研究现状与发展情况，具体介绍了大坝安全监测的智能优化算法——人工蜂群算法，分析了基于人工蜂群算法逐步回归的建模步骤，同时指出了需注意的问题，以供参考。关键词大坝；安全监测；人工蜂群算法；反演分析；建模中图分类号TV642文献标识码A文章编号1007—5739(2014)17—0229—02大坝最重要的功能是排水蓄水，在合理利用其经济效用最小二乘回

2、归、支持向量机等方法识别碾压混凝土坝材益之外。还需重视大坝的安全运行问题，一旦出现大坝失事料的物理参数。的情况，将会带来不可估量的经济损失以及精神损失，虽然2人工蜂群算法概述近年来大坝安全事故的发生率有所降低，但仍然不排除可人工蜂群算法(AaificialBeeColonyAlgorithm，ABCA)是能出现危险情况的危坝㈣。由于坝体及坝基承受荷载的种由D．Karaboga于2005年所提出的一种群集智能优化算法，类繁复、复杂多变。实际运行情况与设计规范往往有所区建立在蜜蜂群体智能的自组织模拟模型基础上，最初将其别。因此，建立坝

3、体的综合专家评价体系，对大坝的安全监成功地应用在函数数值优化的问题上。第一步，人工蜂群控起着至关重要的作用。以前仅仅以监测资料为基础的分析算法把群体分为采蜜蜂、观察蜂和侦察蜂来模仿蜜蜂的真成果对大坝的安全状态分析评价是远远不足的。应对特殊实采蜜行为。程序算法中每个蜜源的位置(即待求函数决策情况诸如汛期或其他异常情况时，需要迅速作出决策，为此，变量)代表优化问题的1个可行解，蜜源的质量即对应可需要研究和开发大坝安全综合评价的专家系统口卅。研究大行解的质量。设计该算法首先初始化生成n组随机解，n为坝与坝基安全监控理论不仅有重大意义，还

4、有利于大坝在采蜜蜂数即蜜源数。每组解(1，2，．．．，d)是一个d维向量其安全运行的状况下发挥最大的工程效益。(d为优化参数决策变量的个数)，产生的同时对他们进行评l当前国内研究现状与发展情况价，接着采蜜蜂根据局部蜜源位置信息产生新的蜜源位置在利用大坝安全监控资料分析大坝运行状况之前，首并进行评价，若比初始生成的蜜源好，则进行替代，否则原先应该针对数据进行统计学处理周。统计回归方法定量分析始解不变。第二步，根据蜜源质量的优劣，出动观察蜂通过大坝安全监测资料始于1955年。由意大利的Faneli和葡萄设定的“优胜劣汰”机制，以较高的

5、概率选择蜜源质量好的牙的Rocha等提出，随后在1977年提出了回归模型的确定解。选取的同时，同样根据该蜜源处的局部信息扰动产生一性模型和混合模型，将有限元计算与统计回归有机结合起组新蜜源，若新蜜源质量优于旧蜜源，则将其替代，反之不来。近年来，随着计算机性能的提高，统计回归模型在大坝变。上述2步，如此采蜜蜂和观察蜂的不断循环，逐步改善安全监控中得到了广泛的应用，成功指导评价了大坝运行蜜源位置。在经历若干次的选择之后，如果某些蜜源位置情况。我国在该方面的研究起步较晚，之前主要通过统计最仍然没有被改进，则执行侦察蜂操作，放弃该蜜源，重

6、新寻值等特征值来评估运行情况。河海大学吴中如院士、武汉大找一组替代者，并如前述方法一样进行评估。整个过程不断学李珍照教授汲取国内外的优秀研究成果，系统地分析、全反复执行，记录每步最优解，直至停止(图1)。面地总结，开拓了国内大坝安全监测领域的新篇章。其中最以最小优化问题为例。食物源的花蜜量对应于实际解小二乘法提出较早，应用比较广泛和成熟。在求解回归模型的适应度为：系数过程中，传统方法对数据点敏感度的依赖性较强，降低m：／1(1+fiti)i≥U．了回归系数的准确度。为解决该问题，许多智能算法被引入ll十曲￡i)i<0到大坝安全监控

7、建模领域，如遗传算法、粒子群算法、神经其中仃为某组蜜源对应的质量，蜜源质量越高，对应的网络等，可有效避免传统方法回归系数准确度偏低的缺适应度越大。观察蜂选择某组蜜源的概率为=FIT~∑，点。近年来新兴的智能优化算法如模拟退火算法、遗传算算法中采用轮盘赌的方法实现“优胜劣汰”，使适应度越高法、蚁群算法、神经网络、POS粒子群算法、人工蜂群算法等的蜜源被选择的概率越大。在反演领域中扮演着越来越重要的角色。其优点是建立目采蜜蜂判断蜜源的优劣程度后根据下式产生邻域的新标函数简单，对目标函数的数学要求性较低。并且拥有较强解，并继续进行评价：

8、的自组织与自适应能力，全局优化性能上表现也较为突出。=+(—)其中人工蜂群算法是一种新型智能算法。在优化领域表现其中为(一1，1)的随机数√∈(1，2，⋯，d)，k∈(1，2，优异，同时具有简单、鲁棒性强等优点。顾冲时、李波等人利⋯n)，其中后是随