一种基于空间反距离加权插值算法的三维温度场重构方法技术

本发明专利技术公开了一种基于空间反距离加权插值算法的三维温度场重构方法，该方法首先通过布置一套合理的温度传感光纤系统，实时在线传感光纤沿程的温度分布，实现分布式监测，经过分布式测温光纤的多次测量，获取大量温度数据，然后选用函数拟合的方式处理获得的温度数据，去除干扰数据，随后对测温光纤所获取的数据的分析，基于空间反距离加权插值算法对混凝土浇筑仓进行温度场重构，最后根据获取到的分布式光纤测温数据和空间反距离加权插值算法模型，分别设计混凝土仓三维模型重建模块和三维温度场重构模块；具有可利用空间反距离加权插值算法求得其他未知点的混凝土温度，从而还原混凝土浇筑仓三维温度场的特点

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间反距离加权插值算法的三维温度场重构方法


[0001]本专利技术涉及温度场构建
，特别涉及一种基于空间反距离加权插值算法的三维温度场重构方法
。

技术介绍

[0002]在拱坝浇筑过程中，浇筑仓真实温度分布难以全面掌握
。
因为混凝土是一种极为复杂的材料，由水泥
、
沙子
、
砾石
、
外加剂等其他材料组成
。
每种组合物的性质都会影响混凝土的性质
。
混凝土中的温度演化则更为复杂，不仅受混凝土材料性能的影响，尤其是热导率和扩散率，还受环境
(
气温
、
湿度等
)
的影响
。
混凝土生产条件
(
风冷
、
冰或冷却水搅拌等
)、
施工工艺
(
浇筑厚度
、
间歇周期长等
)、
温度控制措施
(
冷却通水
、
流水养护
、
喷涂
、
覆盖保温板等
)
都会或多或少影响混凝土的温度演化；在实际工程实践中，坝体内部的各个参数之间常常存在着互相关联和互相影响，但是这种相互之间的作用关系却难以用表达式来解析表达，现有技术中往往需要通过历史数据进行推测或实验来辅助进行数据预测，对于这样的情况，插值法是一种很好解决这类问题的方法，单现有技术中缺乏利用插值法来解决大坝的坝体内部混凝土温度监测的具体方法，因此需要设计一种基于空间反距离加权插值算法的三维温度场重构方法来解决上述问题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的问题是提供一种基于空间反距离加权插值算法的三维温度场重构方法，解决了现有技术在大坝的坝体混凝土温度监测上无法有效反应各种参数之间的关联关系，依靠历史数据进行粗略预测导致的精度不足且效率较低的问题，具有可利用空间反距离加权插值算法求得其他未知点的混凝土温度，从而还原混凝土浇筑仓三维温度场的特点
。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的具体方案如下：
[0005]一种基于空间反距离加权插值算法的三维温度场重构方法，包括以下步骤：
[0006]S1
，将分布式光纤温度传感技术应用于混凝土浇筑仓的温度监测，获取温度数据；
[0007]S2
，选用合适的方式处理测温光纤每次测量产生的大量数据，去除干扰数据，减小误差，还原出混凝土浇筑仓的三维温度场；
[0008]S3
，根据步骤
S2
对测温光纤所获取的数据的分析，基于空间反距离加权插值算法对混凝土浇筑仓进行温度场重构；
[0009]S4
：根据步骤
S1
和步骤
S2
中已获取到的分布式光纤测温数据，利用步骤
S3
中建立的空间反距离加权插值算法模型，在
MATLAB2021b
的
app designer
上进行编程和界面设计，分别设计混凝土仓三维模型重建模块和三维温度场重构模块
。
[0010]优选地，步骤
S1
的具体方法如下：
[0011]S101
，通过光时域反射技术从而对拉曼散射点对分布式光纤测量点的空间位置进行实时的空间定位：
[0012]通过
DTS
测温主机发射脉冲激光信号，激光信号在沿光纤传输的过程中发生后向拉曼散射，通过检测各拉曼散射点后向散射光强信号随时间的变化关系，实现对散射点的空间定位；
[0013]S102
，布置温度传感光纤系统，实时在线传感光纤沿程的温度分布，实现分布式监测；
[0014]S103
，选取合适的测温光纤埋设方案：
[0015]对于单仓布置两层冷却水管的浇筑块，在垂直方向上，测温光纤布置在两层冷却水管中间位置，每一仓混凝土埋设施工前将分布式光纤双股绑扎放线，即将单根光纤双股绑扎在一起放线，放线长度根据待埋仓尺寸确定；
[0016]S104
，确定分布式测温光纤温度测点位置：
[0017]基于监测数据对称原则确定已埋仓有效测温双股光纤的对称关系，确定光纤有效埋设终点米标与
DTS
监测
Length
值的对应关系，进而确定该仓有效埋设光纤进程米标与
Length
值的差值
Δ
；确定
Δ
后，可精准定位本仓有效埋设光纤的温度测点在整根分布式光纤中的分布；
[0018]S105
，根据步骤
S101
～
S104
精准定位混凝土浇筑仓有效埋设光纤的温度测点在整根分布式光纤中的分布，获取光纤测温系统的的监测数据
。
[0019]优选地，步骤
S2
中去除干扰数据的具体方法如下：
[0020]S201
，人工检查，人为地进行数据筛选；
[0021]S202
，聚类，即将类似的数据组成“群”或者“簇”，那些落在“群”或者“簇”之外的点可视为干扰数据并去除掉；
[0022]S203
，回归，即让数据适合一个函数来平滑数据，通过建立数学模型来预测下一个数值，包括线性回归和非线性回归
。
[0023]优选地，步骤
S3
的具体方法如下：
[0024]S301
，利用空间反距离加权插值算法重构温度场，首先选取合适的空间半径或空间范围以及合适的距离幂，使得计算出来的温度场达到最精确；
[0025]S302
，根据步骤
S301
所述，建立空间反比插值算法模型，实现空间反距离加权插值算法
。
[0026]优选地，步骤
S4
的具体方法如下：
[0027]S401
，用
MATLAB2021b
软件重建混凝土仓三维模型：凝土仓三维模型基本构筑结构包括仓面六个坯层的轮廓
、
冷去水管
、
光纤和光纤测温点，在仓中六个坯层均布置
Z
型的光纤，光纤测温点随光纤测温线层
Z
字型分布在六个坯层中，冷却水管一共有两层，分别布设在第二坯层和第四坯层；
[0028]S402
，用所建立的混凝土仓三维模型将获得的数据进行管理；
[0029]S403
，用软件重建混凝土仓三维温度场：
[0030]混凝土仓温度场随时间和空间变化，当龄期改变时，温度场分布情况也随之改变，在进行设计时，考虑不同场景下的查询需求，将重构之后的温度场进行龄期的定点展示
、
随龄期变化的动态展示，可以分离出高于某度数的温度场分布区域；计算后的数据将存入软件后台的空间中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于空间反距离加权插值算法的三维温度场重构方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1
，将分布式光纤温度传感技术应用于混凝土浇筑仓的温度监测，获取温度数据；
S2
，选用合适的方式处理测温光纤每次测量产生的大量数据，去除干扰数据，减小误差，还原出混凝土浇筑仓的三维温度场；
S3
，根据步骤
S2
对测温光纤所获取的数据的分析，基于空间反距离加权插值算法对混凝土浇筑仓进行温度场重构；
S4
：根据步骤
S1
和步骤
S2
中已获取到的分布式光纤测温数据，利用步骤
S3
中建立的空间反距离加权插值算法模型，在
MATLAB2021b
上的
app designer
上进行编程和界面设计，分别设计混凝土仓三维模型重建模块和三维温度场重构模块
。2.
根据权利要求1所述的一种基于空间反距离加权插值算法的三维温度场重构方法，其特征在于：步骤
S1
的具体方法如下：
S101
，通过光时域反射技术从而对拉曼散射点对分布式光纤测量点的空间位置进行实时的空间定位：通过
DTS
测温主机发射脉冲激光信号，激光信号在沿光纤传输的过程中发生后向拉曼散射，通过检测各拉曼散射点后向散射光强信号随时间的变化关系，实现对散射点的空间定位；
S102
，布置温度传感光纤系统，实时在线传感光纤沿程的温度分布，实现分布式监测；
S103
，选取合适的测温光纤埋设方案：对于单仓布置两层冷却水管的浇筑块，在垂直方向上，测温光纤布置在两层冷却水管中间位置，每一仓混凝土埋设施工前将分布式光纤双股绑扎放线，即将单根光纤双股绑扎在一起放线，放线长度根据待埋仓尺寸确定；
S104
，确定分布式测温光纤温度测点位置：基于监测数据对称原则确定已埋仓有效测温双股光纤的对称关系，确定光纤有效埋设终点米标与
DTS
监测
Length
值的对应关系，进而确定该仓有效埋设光纤进程米标与
Length
值的差值
Δ
；确定
Δ
后，可精准定位本仓有效埋设光纤的温度测点在整根分布式光纤中的分布；
S105
，根据步骤
S101~S104
精准定位混凝土浇筑仓有效埋设光纤的温度测点在整根分布式光纤中的分布，获取光纤测温系统的的监测数据
。3.
根据权利要求1所述的一种基于空间反距离加权插值算法的三维温度场重构方法，其特征在于：步骤
S2
中去除干扰数据的具体方法如下：
S201
，人工检查，人为地进行数据筛选；
S202
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，刘雪莉，毛栋，刘杰，王璐，赵驰，杨超，刘巧，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：