1:54 PM Metodele separării surselor la câteva baraje din amenajarea Lotru |
| METODELE SEPARĂRII SURSELOR APLICATE ÎN PRELUCRAREA AVANSATĂ A DATELOR FURNIZATE DE SISTEMELE DE SUPRAVEGHERE PRIN APARATE DE MĂSURĂ ŞI CONTROL LA BARAJELE GALBENU, PETRIMANU, JIDOAIA, LOTRU AVAL ŞI MĂLAIA Metodele separării surselor se bazează pe ipotezele de independenţă statistică între diferitele efecte. Aceste efecte se regăsesc prin separarea surselor furnizate de o reţea de senzori. Semnalele măsurate de către fiecare senzor în parte reprezintă câte o combinaţie liniară a efectelor produse de către diferitele cauze. Astfel, deplasarea brută sau măsurătoarea (observaţiile de la pendule) poate fi considerată ca fiind un amestec al acestor deplasări datorate diferitelor cauze la care s-a adăugat un zgomot de măsură. Presupunând că deplasarea măsurată este o combinaţie liniară surselor (efectelor): y(t) = A* S(t) + b(t)= x(t) + b(t) y(t) = vectorul observaţiilor în timp de mărime m S(t) = vectorul efectelor (surselor) de mărime P A= matricea de combinare a efectelor (surselor) m x P Metodele de separare asurselor utilizează o transformare de forma: S(t) = B * y(t) = * P * S(t) S(t) = estimaţia vectorului efectelor B = matricea de transformare p x m = matrice diagonală P = matricea de permutare Matricea B reprezintă soluţia ecuaţiei: B * A = * P Metodele de separare a surselor furnizează fiecare efect cu aproximaţia unui factor multiplicativ şi a unei operaţii de permutare. În urma cercetărilor [1] aplicate la EdF (Electricité de France) de identificare a deplasarilor barajelor prin separarea surselor, s-au încercat asemenea metode şi în România. Menţionăm lucrările [2], [3] și [4] în care s-au utilizat algoritmii din metodele de separare oarbă a surselor: SOBI (Second Order Blind Identification), IBSS (Iterative Blind Source Separation), JADE (Joint Approximate Diagnalization of Eigen matrices) FastICA (Fast Independent Component Analysis) şi ABSS (Adaptive Blinde Source Separation). În acestea sunt prezentate rezultatele obţinute prin aplicarea celor 5 algoritmi mai sus menţionaţi la pendulele din barajul Vidraru, barajul Tarniţa şi barajul Viştea. De asemenea s.au aplicat algoritmi JADE şi FastICA la măsurătorile la 2 deversoare şi 3 celule piezometrice de la barajul Vidra. Aceste metode de separare a surselor pe baza deplasărilor brute furnizate de o reţea de senzori implantaţi în structura unei construcţii hidrotehnice, supusă acţiunii condiţiilor de mediu, nivelului apei din lac şi degradării în timp, reprezintă o premieră în România şi mai ales în cazul barajelor în arc din amenajarea Lotru. În urma efectuării unor operaţiuni de căutare pe Internet am detectat o pagină de la adresa http: //www.bsp.brain.riken.go.jp/ICALAB care conţine pachetul de programe ICALAB. ICALAB pentru procesarea semnalului este un pachet pentru MATLAB care foloseşte un număr de 19 algoritmi eficienţi pentru analiza componentei independente (ICA) utilizând statisticile de ordin de ordin superior (HOS), separarea oarbă a sursei (BSS), statisticile de ordin secund (SOS), predicţia liniară (LP) şi extragerea oarbă a semnalului (BSE) cât şi diferite metode SOS şi HOS. ICALAB a fost proiectat şi dezvoltat de către membrii Laboratory for Advanced Brain Signal Processing în frunte cu: Andrzej Cichocki, Shun-ichi Amari, Krzysztof Siweek ş.a. Principalele părţi componente sunt: instrumentele de preprocesare şi postprocesare.  Instrumentul de preprocesare cuprinde analiza componentei principale (PCA), prealbirea şi filtrarea: filtrarea trece- sus (HPF), filtrarea trece- jos, filtrele subbandă (Butterworth, Chebyshew, eliptic) cu ordin ajustabil al filtrului, frecvenţa subbenzii şi numărul de subbenzi. Instrumentul de procesare cuprinde: deflaţia şi reconstrucţia (curăţirea) datelor şirului original prin ştergerea componentelor nedorite, zgomotului sau contrafacerilor. ICALAB poate fi util în: - reducerea redundanţei; - descompunerea unor semnale multi-variabilă în componente independente; - decorelarea spaţio-temporală a semnalelor corelate; - extragerea şi ştergerea unor contrafaceri nedorite prin aplicarea deflaţiei; ştergerea zgomotului sau curăţirea şirului de date-senzori; - extragerea caracteristicilor şi structurilor; - compararea performanţei diferiţilor algoritmi. De la aceeaşi adresă de pe Internet se pot descărca o serie de fişiere *pdf conţinând articole privind extragerea oarbă a surselor independente.Rezultatele metodelor de separare a surselor aplicate pot fi reprezentate grafic şi salvate opţional *.txt, *.xls (numai dacă MSExcel este instalat pe computerul respectiv) şi *.csv pe sistemul de operare UNIX. Evidenţierea deplasărilor barajelor în arc se face prin efectuarea măsurătorilor la un ansamblu de pendule plasate pe una sau mai multe verticale. Datele înregistrate prin măsurători la aceste pendule sunt relativ frecvente în perioada de umplere a lacului, după care, datele înregistrate sunt mai mult sau mai puţin regulate. Extragerea diferitelor componente ale deplasării unui baraj fără cunoaşterea a priori a fenomenelor generatoare ale măsurătorilor şi mediului de propagare poate fi formulată ca o problemă de separare a surselor.  Obiectul folosirii pachetului de programe ICALAB constă în determinarea surselor deplasărilor unui baraj pe baza deplasărilor brute furnizate de o reţea de pendule montate în fiecare baraj în arc, supuse acţiunii climei, nivelului apei din lac şi a evoluţiei în timp. În continuare sunt prezentate rezultatele obţinute în cazul aplicării a 19 algoritmi de metode de separare a surselor cuprinse în pachetul ICALAB. Baraj Galbenu Cu ajutorul a 1041 înregistrări la 3 hidrometre montate în fundaţia plotului central s-a constituit o matrice 1041x3 ce a fost apelată de ICALAB. Din cei 19 algoritmi de separare oarbă a surselor s-au evidenţiat 3 algoritmi (TICA, SIMBEC şi SYM-WHITE) care furnizează informaţii ale surselor foarte apropiate de nivelul din lac, generator al subpresiunilor măsurate la cele 3 hidrometre. Menţionăm că determinarea surselor se face cu aproximarea unui factor multiplicativ. Cu măsurătorile pendulelor din plotul 9 s-a construit o matrice de dimensiunea 1101x6 ce a fost apoi apelată în ICALAB. Aceasta scoate în evidenţă algoritmul SYM-WHITE care a furnizat 2 estimări ale surselor apropiate de temperatura medie zilnică şi de argumentul data. Barajul Petrimanu S-au constituit 3 matrice de dimensiunile 722x6, 1223x6 şi 1222x6 pentru măsurătorile de la pendulele din plotul 10, 5 şi 15 în vederea aplicării algoritmilor de separare a surselor pentru fiecare plot în parte. Rezultatele aplicării algoritmilor: SYM-WHITE la plotul 10, JADE TD şi SYM-WHITE la plotul 5, SOBI-BPF, JADE TD, FPICA, NG-FICA şi SYM-WHITE a condus la câte 3 surse asociate tendinţei, temperaturii şi nivelului, ceea ce confirmă eficienţa metodei utilizate. Menţionăm că determinarea surselor s-a făcut cu aproximarea unui factor multiplicativ. O primă concluzie ce rezultă din examinarea surselor estimate se refera la componenta cea mai importantă care este cea din temperatura zilnică. Un următor pas care ar trebui făcut este compararea surselor estimate cu măsurătorile posibil afectate de erori. Se pot astfel constata diferenţe semnificative între semnalele măsurate de pendule şi cele rezultate pe baza simulărilor utilizând estimaţiile surselor şi matricea de mixare. Barajul Jidoaia S-au construit două matrice de dimensiunile 1314x8 şi 649x6 cu măsurătorile de la pendulele din plotul 7 şi 10. Sursele estimate cu algoritmii JADE TD şi SYM-WHITE se asociază nivelului din lac, temperaturii medii zilnice şi argumentului data. Componenta cea mai importantă dintre sursele estimate este cea din temperatura medie zilnică, în special pentru măsurătorile de la plotul 10 pentru care s-au folosit măsurătorile din perioada 25 Mai-17 Ianuarie 2003. Barajul Lotru aval Sursele estimate de câte 4 algoritmi de separare a surselor pe baza măsurătorilor la pendulele din ploturile 3, 6 şi 9 (matrice de dimensiunile 1252x6, 1254x6 şi 1254x6) se asociază nivelului amonte, temperaturii medii zilnice şi argumentului data. Cu excepţia algoritmilor JADE TD şi SYM-WHITE, ceilalţi algoritmi estimează surse asociate concomitent datei şi nivelului amonte. Datele provenite de la măsurătorile pendulelor din plotul 6 care cuprind perioada 2 Ianuarie 1979- 20 Ianuarie 2003 au condus la 5 algoritmi de separare a surselor care estimează cele 4 surse. (SOBI-BPF, JADE TD, PEARSON, TICA şi SYM-WHITE). Rezultate asemănătoare s-au obţinut cu matricea de măsurători de la pendulele din plotul 15 al barajului Petrimanu (SOBI-BPF, JADE TD, FPICA, NG-FICA şi SYM-WHITE) dar măsurătorile de la acest pendul nu se vor putea compara în continuare, în 2004 fiind necesară reancorarea firului de inox. Barajul Mălaia Cu o matrice de măsurători redusă (155x4 pentru perioada 8 Ianuarie 2001- 24 Decembrie 2003), avută la dispoziţie, au rezultat 4 algoritmi de separare a surselor (SOBI-BPF, JADE op, UNICA, şi SYM-WHITE). Aceşti algoritmi au estimat surse asociate nivelului amonte, argumentelor data şi teta (sezonier) cât şi temperaturii medii zilnice. Componenta cea mai importantă dintre sursele estimate este cea din temperatura medie zilnică. Rezultatele sunt obţinute cu aproximarea unui factor multiplicativ. [1] D’Urso G, Vincent C, Saudubray A, Cai M, Bonnaire F, Rouzaud M. - Identification des déplacements des barages par séparation de sources, Mécanique Industrielle et Matériaux, vol. 49, [2] Popescu Th - Metode de prelucrarea datelor de UCC inclusiv prelucrări statistice, vol. II. Cercetări privind determinarea componentelor hidrostatice ireversibile în vederea supravegherii şi creşterii siguranţei în funcţionare a barajelor în exploatare, Contract nr. 280-GSCI-CS - 1997 [3] Popescu Th. - Prelucrarea datelor experimentale şi de observaţie în vederea supravegherii şi creşterii siguranţei în exploatare a construcţiilor hidrotehnice- Contract nr. 275-ICI-ISPH- 1997 [4] Popescu Th. - Efectuarea de experimente cu date reale furnizate de ISPH SA pentru separarea surselor în cadrul unor baraje instrumentate - 200 |
|
|
| Total comentarii : 0 | |