基于实测信息的海堤PHM系统框架及关键技术研究

[目的]解决海堤传统维修方式存在维修保障能力差、易造成重大损失的问题,建立科学的海堤健康管理系统。[方法]将先进的故障预测与健康管理(prognostic and health management,PHM)技术应用于海堤工程中,研究建立海堤PHM系统,并深入探讨海堤PHM系统的预测和健康评估方法。结合海堤特点及海量、高频的实测信息,提出将具有强大寻优能力的水循环算法与神经网络相结合,形成海堤状态预测模型;并综合考量海堤健康影响因素,基于模糊数学建立系统健康评估模型。[结果]实例分析表明,所建立的海堤PHM系统预测模型和健康评估模型可有效预测海堤状态,并对海堤现阶段和未来一定时段的健康状况进行准确的实时评估和预评估。[结论]形成了适应海堤工程特点的海堤PHM系统框架,所建立的预测模型和健康评估模型科学有效。

海堤故障预测和健康管理系统的多目标维修决策优化模型

海堤是保障沿海地区免受海水侵害的重要水利构筑物。传统的海堤维修方式存在着维修保障能力不足和经济可承受能力差的缺陷。建立海堤故障预测和健康管理(PHM)系统可解决海堤传统维修方式的不足,实现海堤视状况维修,而维修决策是海堤PHM系统对海堤进行健康管理的直接体现。为确保所建立的维修模型能兼顾可用度尽可能大和维修费用尽可能小的多目标要求,提出以一定可用度约束条件下平均维修费用最优为决策目标,基于Weibull比例失效理论,建立海堤PHM系统的多目标维修决策优化模型。实例分析表明:所建立的多目标维修决策优化模型可降低维修费用并提高可用度,解决海堤维修保障能力不足和经济可承受能力差的问题。