预警系统，包括智慧感测模块、智慧监控模块、智慧预警模块；智慧感测模块包括了智慧传感组件、自封装组件、导传组件；智慧传感组件由芯片化水工程传感元件、全景化水工程传感元件、自报警化水工程传感元件组成，芯片化水工程传感元件由四分组微连片、三分仓板、推联盒、集线片、温度传感石英芯片、相对湿敏电容芯片、应力敏感芯片、三轴光纤陀螺传感芯片、嵌入式调试器、电子调速器、微控制器i、保险丝、发射器、电容式触控器组成，全景化水工程传感元件包括了360
°
转动磁盘、变距杆、升降护门、调节杆、调轴、喷洒管、发射器、光电传感器、对角线虎眼镜头、图像处理器、微控制器ii、热丝圈、滴格网，腔体，自报警化水工程传感元件由无线接收器、微处理器、触控面板、无线发射器、承载t台组成；自封装组件由自封装外壳元件、自封装内衬元件、自封装骨骼元件组成，自封装外壳元件包括矩形侧口箱、侧面栓、四角栓，矩形侧口箱与侧面栓和四角栓连接，自封装内衬元件包括了内软体、空隔层、钢质层，内软体与空隔层连接，空隔层与钢质层连接，自封装骨骼元件包括了轮滑槽、栓杆、中柱、底台，轮滑槽顶面与栓杆连接，轮滑槽底部与中柱连接，中柱与底台连接；导传组件由导传元件、外驱动元件、架护元件组成，导传元件由数据存储器、数据传输器组成，外驱动元件由控制器、变压电源组成，架护元件由架护盒、微调腿、留观窗组成，架护盒底端与微调腿顶端连接。智慧监控模块包括了智慧去污组件、智慧判析组件，智慧去污组件主要包括去污接收元件和处理器元件，智慧判析组件包括了判析接收元件和智慧判析元件，智慧预警模块包括了智慧塑源组件、智慧预警组件，智慧塑源组件包括智慧接收元件、智慧存储元件，智慧预警组件包括智慧分析元件、智慧建模元件。
8.水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，温度传感石英芯片、相对湿敏电容芯片、应力敏感芯片、三轴光纤陀螺传感芯片分别与四分组微连片相连接，四分组微连片与融连盘连接，融连盘与嵌入式调试器连接，嵌入式调试器与电子调速器连接，电子调速器与收发器连接，收发器与微控制器i连接，微控制器i与保险丝连接，保险丝与电容式触控器连接，三分仓板与推联盒连接。
9.作为优选，三轴光纤陀螺传感芯片由三个方向的特种光纤按照近s形的方式围绕三轴固定杆进行轴向固定，并通过压力阀进行端向固定，通过单轴口内贯穿特种光纤实现单向感测，压力阀为并排四列设置，用于不同高度处不同位置处的特种光纤使用，单轴口对向设置，单轴口为半圆弧周向设置，用于不同角度切入特种光纤使用，应力敏感芯片、三轴光纤陀螺传感芯片的前端部位配置于推联盒的外侧。
10.作为优选，四分组微连片由细敏感丝和融连盘组成，细敏感丝一共分为四根，每根夹角为30
°
，每根细敏感丝最终在融连盘交汇。
11.作为优选，三分仓板内含插隔板，插隔板四等均分位置处设有三个拱形开槽，拱形开槽的底端为贯通开槽，拱形开槽的中部偏下位置设置有弧压口，弧压口可以在受到底部压力作用时，其弧形结构会向上部移动。
12.作为优选，在推联盒对应的保险丝位置处设置有弹性按压纽、临仓门板、内突体，弹性按压纽固定于临仓门板最外缘的中心位置处，内突体外缘中心位置处设置有卡扣凹槽，弹性按压纽与卡扣凹槽进行连接。
13.作为优选，推联盒的最外缘设置于电容式触控器内缘相重合，推联盒通过三分仓板所在位置处的卡扣与三分仓板相连接。
14.作为优选，对角线虎眼镜头与360
°
转动磁盘连接，360
°
转动磁盘与调节杆连接，调
节杆与调轴连接，调轴与变距杆连接，腔体与升降护门铰接，喷洒管与升降护门顶端连接，热丝圈与升降护门内缘连接，滴格网与升降护门下缘连接，变距杆与光电传感器连接，光电传感器与图像处理器连接，图像处理器与微控制器 ii连接。
15.作为优选，升降护门上沿设置喷洒管，喷洒管内布设有两根平行通管，平行通管内配置有高浓度喷洗剂和清水，两根平行通管以每间隔十五分钟一次的时间进行相互喷洒，且以一个小时为一个周期循环，升降护门内侧内缘设置有热丝圈，热丝圈为360
°
环绕设置，热丝圈可进行分段通电，热丝圈设置了十个分段模式，每三十分钟为一个通电周期，升降护门下缘配置有滴格网，滴格网对应的升降护门位置设置开槽，通过滴格网可以进行喷洗剂和清水的及时疏散。
16.作为优选，360
°
转动磁盘右侧可以围绕调节杆进行360
°
转动，调节杆内设置多级控制杆，可根据需要不断进行升降粗调和微调。
17.作为优选，调轴为一种可控型角度控制轴，可以根据需要不断调整其角度来控制调节杆角度，调轴的另一端与变距杆连接，变距杆可以多级变化实现水平向的多级调整。
18.作为优选，调轴、调节杆、喷洒管、热丝圈、变距杆内设置限位孔，将控制线缆通过限位孔与对角线虎眼镜头连接。
19.作为优选，对角线虎眼镜头为独特设置的广角化镜头，内含多个不同等级夜视微镜头及中心大广角镜头，类似“虎眼”形式，可实现多镜头互校正化、全天候广视角化、全景化探测记录。
20.作为优选，无线接收器与微处理器连接，微处理器与无线发射器连接，触控面板与微处理器连接，无线接收器、微处理器、触控面板、无线发射器被固定于承载t台上。
21.作为优选，无线接收器可实时接受来自芯片化水工程传感元件的发射器和全景化水工程传感元件的发射器的数据信息，将获取的温度传感石英芯片、相对湿敏电容芯片、应力敏感芯片、三轴光纤陀螺传感芯片、对角线虎眼镜头等多种类数据信息汇总到微处理器中。
22.作为优选，通过无线发射器与水工程智慧组网的联系实现智慧感测模块与智慧监控模块和智慧预警模块的连接。
23.水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：触控面板内含控制开关、声控卡、灯光卡结构，控制开关为控制整个自报警化水工程传感元件是否处于工作状态功能，声控卡和灯光卡为声音和灯光报警功能。
24.水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：矩形侧口箱仅能在侧面设置开口，且开口与箱体是铰接，侧面栓固定于矩形侧口箱另一侧面，主要是用于连接下一个自封装组件。
25.水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：内软体紧邻自封装外壳元件设置，其内设置了多层柔性弹性结构，主要是防震、吸能降噪、保温作用，空隔层为中空结构，内壁设置电阻丝，可进行水、水银液体的注入，在特殊环境下可实现维持一定温度的作用。
26.作为优选，钢质层为硬质钢铁材料组成，主要是维持内部结构体的刚度，抵抗外界过大的荷载作用。
27.作为优选，栓杆一侧与承载t台侧面连接，栓杆的另一侧与轮滑槽连接，中柱顶端
位于轮滑槽底端，且中柱为可调节高度功能，中柱的底端位于底台的顶端。
28.作为优选，数据存储器存储温度传感石英芯片、相对湿敏电容芯片、应力敏感芯片、三轴光纤陀螺传感芯片、对角线虎眼镜头内的数据流，数据传输器内含 hybrid wi-fi智能路由器、交换机、控制器、无线猫扩展器，将数据存储器内数据通过有线与无线两种方式向终端设备进行传输。
29.水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，控制器控制变压电源，变压电源用于向导传组件、智慧传感组件、智慧监控模块、智慧预警模块提供不同电压的电源供应，微调腿位于架护盒的四个边角，通过调节微调腿的高低实现架护盒不同高低水平设置，适应不同的应用环境和需求，架护盒内放置数据存储器、数据传输器、控制器、变压电源，留观窗位于架护盒的侧面，用于为外驱动元件提供外部操作空间。
30.水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，去污接收元件主要是接收外部数据信息，处理器元件内含了多小波矩阵去污程序、小波阈值去污程序、总体经验模式分解去污程序。
31.水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，判析接收元件主要是接收反映大坝效应量的数据信息，智慧判析元件内含机器学习程序。处理元件内含机器学习程序，主要是以影响大坝安全的因子为学习机器的输入，以反映大坝安全的效应量为学习机器的输出，以从实时获取的温度传感石英芯片、相对湿敏电容芯片、应力敏感芯片、三轴光纤陀螺传感芯片、对角线虎眼镜头数据序列为训练样本集，通过训练获得一个具有良好泛化能力的学习机器，建立起来的反映大坝效应量与影响量间映射关系的数学表达式，以监控大坝安全状态。
32.水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，智慧接收元件根据预警需要，实时获取温度传感石英芯片、相对湿敏电容芯片、应力敏感芯片、三轴光纤陀螺传感芯片、对角线虎眼镜头的数据序列，并经过智慧存储元件进行图像、数字、监测点、监测历时区分存储，且当存储数量达到一定上限之后，自动启动下一存储单元，且将已存储内容通过压缩包形式发送的终端存储，待终端存储结束后，自动清除改存储单元内容，以备循环使用。
33.水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，智慧分析元件以水压、温度和时效等影响因子作为输入量，将从温度传感石英芯片、相对湿敏电容芯片、应力敏感芯片、三轴光纤陀螺传感芯片、对角线虎眼镜头的数据信息作为效应量进行时间特性分析，智慧建模元件主要是基于智慧分析元件分析的数据信息进行混沌特性预测建模。
34.水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统的运行方法，
35.第一步，配备智慧感测模块、智慧监控模块、智慧预警模块。连接芯片化水工程传感元件、全景化水工程传感元件、自报警化水工程传感元件，构建融合智慧传感组件，连接自封装外壳元件、自封装内衬元件、自封装骨骼元件，构建自封装组件，连接导传元件、外驱动元件、架护元件，构建导传组件，连接融合智慧传感组件、自封装组件、导传组件构建智慧感测模块，配置去污接收元件、处理器元件，构建智慧去污组件，配置判析接收元件、智慧判析元件，构建智慧判析组件，连接智慧去污组件、智慧判析组件，构建智慧监控模块，配置智慧接收元件、智慧存储元件，构建智慧塑源组件，配置智慧分析元件、智慧建模元件，构建智慧预警组件，连接智慧塑源组件、智慧预警组件，构建慧预警模块。
36.第二步，通过自封装组件将芯片化水工程传感元件配置于待测水工结构体内部及
表面、将全景化水工程传感元件配置于待测水工结构体外部，将芯片化水工程传感元件与全景化水工程传感元件分别连接到自报警化水工程传感元件内。
37.第三步，通过导传组件将实时获取的内部、表面、外部的定量及定性结果信息汇总到去污接收元件、处理器，通过遴选去污接收元件中的数据信息通过智慧去污组件及智慧判析组件进行分类分时分区域进行单独及融合监控分析。
38.第四步，通过去污接收元件将实时获取的内部、表面、外部的定量及定性结果信息汇总到智慧接收元件、智慧存储元件，通过遴选智慧存储元件中的数据信息通过智慧分析元件、智慧建模元件进行时空全域化融合预警分析。
39.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
40.智能高效，可实现全方位、立体化、智能化感测水工程运行性态的多源信息，深度智能化挖掘水工程运行性态的多源信息，实现动态-全时空域内监控，对各异数据信息进行智能化重构与学习，动态精准预测水工程运行性态态势，实现对水工程高效智慧管理，具有极好的实际工程应用价值和推广潜力。
附图说明
41.图1水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统整体图
42.图2芯片化水工程传感元件三维结构图
43.图3三分仓板结构组成图
44.图4三轴光纤陀螺传感芯片结构组成图
45.图5全景化水工程传感元件三维结构组成图
46.图6对角线虎眼镜头结构组成细部结构图
47.图7自报警化水工程传感元件三维结构结构图
48.图8触控面板细部结构图
49.图9自封装组件三维结构图
50.图10导传组件三维结构图
51.图11总体经验模式分解去污程序流程图
52.图12小波阈值去污程序流程图
53.图13大坝预测模型拟合和预测结果及残差过程线图
54.图14智慧预警系统对实时数据信息作为效应量进行时间特性分析图
55.其中：001-推联盒，002-卡扣，003-内突体，004-电容式触控器，005-临仓门板，006-弹性按压纽，007-保险丝，008-微控制器i，009-收发器，010-电子调速器，011-嵌入式调试器，012-相对湿敏电容芯片，013-温度传感石英芯片，015
‑ꢀ
应力敏感芯片，050-三分仓板，051-插隔板，052-弧压口，060-四分组微连片，061-细敏感丝，070-三轴光纤陀螺传感芯片，071-特种光纤，072-压力阀，073
‑ꢀ
三轴固定杆，074-单轴口，101-滴格网，102-热丝圈，103-升降护门，104-360
°
转动磁盘，105-喷洒管，106-对角线虎眼镜头，107-调节杆，108-调轴，109-变距杆，110-光电传感器，111-图像处理器，112-微控制器ii，113-腔体，201-承载 t台，202-翼角，203-无线接收器，204-翼栓，205-微处理器，206-无线发射器， 230-触控面板，231-控制开关，232-声控卡，233-灯光卡，330-自封装外壳元件， 331-矩形侧口箱，332-侧面栓，333-四角栓，340-自封装外壳元件，341-栓杆， 342-中柱，343-轮滑槽，344-底台，
350-自封装内衬元件，351-内软体，352-空隔层，353-电阻丝，354-钢质层，510-导传元件，511-数据传输器，512-数据存储器，520-外驱动元件，521-变压电源，522-控制器，530-架护元件，531-留观窗， 532-微调腿，533-架护盒。
具体实施方式
56.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
57.沿着x、y、z三个方向的pcf特种传感光纤按照近s形的方式围绕三轴固定杆073进行轴向固定，并通过内置tpe/tpr热塑性弹性体材质的压力阀072 进行端向固定，通过中心直径为50mm、周孔直径为25mm的单轴口074内贯穿 pcf特种传感光纤实现单向感测，内置tpe/tpr热塑性弹性体材质的压力阀072 为并排四列设置，用于不同高度处不同位置处的pcf特种传感光纤使用，中心直径为50mm、周孔直径为25mm的单轴口074对向设置，中心直径为50mm、周孔直径为25mm的单轴口074为半圆弧周向设置，用于不同角度切入pcf特种传感光纤使用，应力敏感芯片015、三轴光纤陀螺传感芯片070的前端100mm 部位配置于推联盒001的外侧。
58.温度传感石英芯片013、相对湿敏电容芯片012、应力敏感芯片015、三轴光纤陀螺传感芯片070分别与长度为200mm、内置氧化物陶瓷材质的、四根细敏感丝061、每根夹角为30
°
的四分组微连片060相连接，四分组微连片060与直径为50mm的融连盘连接，融连盘与jlink形式的嵌入式调试器011连接， jlink形式的嵌入式调试器011与多级变频电子调速器010连接，多级变频电子调速器010与光纤收发器009连接，光纤收发器009与微控制器i008连接，微控制器i008与保险丝007连接，保险丝007与电容式触控器004连接，宽度5mm、长度200mm、高度50mm的三分仓板050与推联盒001连接。
59.宽度5mm、长度200mm、高度50mm的三分仓板050内含多层金属材质插隔板051，多层金属材质插隔板051四等均分位置处设有三个拱形开槽，拱形开槽的底端为贯通开槽，拱形开槽的中部偏下位置设置有直径为5mm的弧压口052，直径为5mm的弧压口052可以在受到底部压力作用时，其弧形结构会向上部移动。
60.在长度400mm、宽度200mm、高度50mm的推联盒001对应的保险丝007 位置处设置有弹性按压纽006、临仓门板005、内突体003003，弹性按压纽006 固定于临仓门板005最外缘的中心位置处，内突体003003外缘中心位置处设置有卡扣002凹槽，弹性按压纽006与卡扣002凹槽进行连接。
61.长度400mm、宽度200mm、高度50mm的推联盒001的最外缘设置于电容式触控器004内缘相重合，长度400mm、宽度200mm、高度50mm的推联盒001 通过宽度5mm、长度200mm、高度50mm的三分仓板050所在位置处的卡扣002 与宽度5mm、长度200mm、高度50mm的三分仓板050相连接。
62.对角线虎眼镜头106与直径为8mm的360
°
转动磁盘104连接，直径为8mm 的360
°
转动磁盘104与金属多级调节杆107连接，金属多级调节杆107与矩形金属调轴108连接，矩形金属调轴108与长度为80mm的变距杆109连接，弧度为120
°
、长度为400mm、高度100mm腔体113与长度60mm、宽度30mm的升降护门103铰接，内置顶端喷洒管105与长度60mm、宽度30mm的升降护门 103顶端连接，半圆形钢质金属热丝圈102与长度60mm、宽度30mm的升降护门
103内缘连接，孔径为2mm的滴格网101与长度60mm、宽度30mm的升降护门103下缘连接，长度为80mm的变距杆109与光电传感器110连接，光电传感器110与图像处理器111连接，图像处理器111与微控制器ii112连接。
63.长度60mm、宽度30mm的升降护门103上沿设置3个喷洒管105，喷洒管 105内布设有两根平行通管，平行通管内配置有高浓度喷洗剂和清水，两根平行通管以每间隔十五分钟一次的时间进行相互喷洒，且以一个小时为一个周期循环，升降护门103内侧内缘设置有半圆形钢质金属热丝圈102，半圆形钢质金属热丝圈102为360
°
环绕设置，半圆形钢质金属热丝圈102可进行分段通电，半圆形钢质金属热丝圈102设置了十个分段模式，每三十分钟为一个通电周期，升降护门103下缘配置有孔径为2mm的滴格网101，孔径为2mm的滴格网101对应的升降护门103位置设置开槽，通过孔径为2mm的滴格网101可以进行喷洗剂和清水的及时疏散，360
°
转动磁盘104右侧可以围绕金属多级调节杆107进行360
°
转动，金属多级调节杆107内设置多级控制杆，可根据需要不断进行升降粗调和微调。
64.矩形金属调轴108为一种可控型角度控制轴，可以根据需要不断调整其角度来控制金属多级调节杆107角度，调轴108的另一端与变距杆109连接，变距杆109可以多级变化实现水平向的多级调整，矩形金属调轴108、金属多级调节杆 107、喷洒管105、半圆形钢质金属热丝圈102、变距杆109内设置限位孔，将控制线缆通过限位孔与对角线虎眼镜头106连接，对角线虎眼镜头106为独特设置的广角化镜头，内含多个不同等级夜视微镜头及中心大广角镜头，类似“虎眼”形式，可实现多镜头互校正化、全天候广视角化、全景化探测记录。
65.矩形侧口箱331仅能在侧面设置开口，且开口与箱体是铰接，侧面栓332 固定于矩形侧口箱331另一侧面，主要是用于连接下一个自封装组件，内软体 351紧邻自封装外壳元件340330设置，其内设置了多层柔性弹性结构，主要是防震、吸能降噪、保温作用，空隔层352为中空结构，内壁设置电阻丝353，可进行水、水银液体的注入，在特殊环境下可实现维持一定温度的作用。钢质层 354为硬质钢铁材料组成，主要是维持内部结构体的刚度，抵抗外界过大的荷载作用。栓杆341一侧与承载t台201侧面连接，栓杆341的另一侧与轮滑槽343 连接，中柱342顶端位于轮滑槽343底端，且中柱342为可调节高度功能，中柱 342的底端位于底台344的顶端。
66.控制器522控制变压电源521，变压电源521用于向导传组件、智慧传感组件、智慧监控模块、智慧预警模块提供不同电压的电源供应，微调腿532位于架护盒533的四个边角，通过调节微调腿532的高低实现架护盒533不同高低水平设置，适应不同的应用环境和需求，架护盒533内放置数据存储器512、数据传输器511、控制器522、变压电源521，留观窗531位于架护盒533的侧面，用于为外驱动元件520提供外部操作空间，数据存储器512存储温度传感石英芯片013、相对湿敏电容芯片012、应力敏感芯片015、三轴光纤陀螺传感芯片070、对角线虎眼镜头106内的数据流，数据传输器511内含hybrid wi-fi智能路由器、交换机、控制器522、无线猫扩展器，将数据存储器512内数据通过有线与无线两种方式向终端设备进行传输。
67.某碾压混凝土重力坝最大坝高113.0m、坝顶全长308.5m、坝顶高程179.0m，将3个芯片化水工程传感元件、3个全景化水工程传感元件、3个自报警化水工程传感元件安置于内，连接芯片化水工程传感元件、全景化水工程传感元件、自报警化水工程传感元件，无线接收器203可实时接受来自3个芯片化水工程传感元件的发射器和3个全景化水工程传感元
件的发射器的数据信息，将获取的温度传感石英芯片013、相对湿敏电容芯片012、应力敏感芯片015、三轴光纤陀螺传感芯片070、对角线虎眼镜头106等多种类数据信息汇总到微处理器205中，无线接收器203与微处理器205连接，微处理器205与无线发射器206连接，触控面板230与微处理器205连接，无线接收器203、微处理器205、触控面板230、无线发射器206被固定于承载t台201上。
68.构建融合智慧传感组件，连接自封装外壳元件340330、自封装内衬元件350、自封装骨骼元件，构建自封装组件，连接导传元件510、外驱动元件520、架护元件530，构建导传组件，连接融合智慧传感组件、自封装组件、导传组件构建智慧感测模块，配置去污接收元件、处理器元件，构建智慧去污组件，配置判析接收元件、智慧判析元件，构建智慧判析组件，连接智慧去污组件、智慧判析组件，构建智慧监控模块，配置智慧接收元件、智慧存储元件，构建智慧塑源组件，配置智慧分析元件、智慧建模元件，构建智慧预警组件，连接智慧塑源组件、智慧预警组件，构建慧预警模块。通过无线发射器206与水工程智慧组网的联系实现智慧感测模块与智慧监控模块和智慧预警模块的连接。
69.去污接收元件实时接收水工建筑物廊道内的3个芯片化水工程传感元件、3 个全景化水工程传感元件、3个自报警化水工程传感元件的数据信息，处理器元内含了多小波矩阵去污程序、小波阈值去污程序、总体经验模式分解去污程序，具体参见图11，以影响碾压混凝土重力坝安全的水位、温度为学习机器的输入，以反映大坝安全的应力、应变、温度为学习机器的输出，以从实时获取的温度传感石英芯片013、相对湿敏电容芯片012、应力敏感芯片015、三轴光纤陀螺传感芯片070、对角线虎眼镜头106数据序列为训练样本集，通过训练获得一个具有良好泛化能力的学习机器，建立起来的反映大坝效应量与影响量间映射关系的数学表达式，以监控碾压混凝土重力坝安全状态，选取2003年1月1日至2003 年12月31日的365个样本点为初始训练集，取不敏感损失函数参数0.01，由网格搜索法确定惩罚因子0.3299和rbf核函数参数1.7411，以测点顺河向水平位移为输出，其安全监控实时更新模型拟合和预测结果及残差过程见图12，基于该系统可以实时、准确的监控该碾压混凝土重力坝安全状况。
70.考虑预警需要，智慧接收元件获取了实时获取温度传感石英芯片013、相对湿敏电容芯片012、应力敏感芯片015、三轴光纤陀螺传感芯片070、对角线虎眼镜头106的数据序列，并经过智慧存储元件进行图像、数字、监测点、监测历时区分存储，智慧分析元件以水压、温度和时效等影响因子作为输入量，将从温度传感石英芯片013、相对湿敏电容芯片012、应力敏感芯片015、三轴光纤陀螺传感芯片070、对角线虎眼镜头106的数据信息作为效应量进行时间特性分析，见图13，由图可知实测数据均落在了警戒域内，说明该坝段变形性态无转异出现，但大量测值紧贴警戒域，甚至部分跳到“域”外，这说明变形性态安全度并不高，应及时处理。
71.其在形式上和细节上作出各种变化，不脱离本发明的原理前提下，这些改进、润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：1.一种水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：包括智慧感测模块、智慧监控模块、智慧预警模块；智慧感测模块包括了智慧传感组件、自封装组件、导传组件；智慧传感组件由芯片化水工程传感元件、全景化水工程传感元件、自报警化水工程传感元件组成，芯片化水工程传感元件由四分组微连片(060)、三分仓板(050)、推联盒(001)、集线片、温度传感石英芯片(013)、相对湿敏电容芯片(012)、应力敏感芯片(015)、三轴光纤陀螺传感芯片(070)、嵌入式调试器(011)、电子调速器(010)、微控制器i(008)、保险丝(007)、发射器、电容式触控器(004)组成，全景化水工程传感元件包括了360
°
转动磁盘(104)、变距杆(109)、升降护门(103)、调节杆(107)、调轴(108)、喷洒管(105)、发射器、光电传感器(110)、对角线虎眼镜头(106)、图像处理器(111)、微控制器ii(112)、热丝圈(102)、滴格网(101)，腔体(113)，自报警化水工程传感元件由无线接收器(203)、微处理器(205)、触控面板(230)、无线发射器(206)、承载t台(201)组成；自封装组件由自封装外壳元件(340)(330)、自封装内衬元件(350)、自封装骨骼元件组成，自封装外壳元件(340)(330)包括矩形侧口箱(331)、侧面栓(332)、四角栓(333)，矩形侧口箱(331)与侧面栓(332)和四角栓(333)连接，自封装内衬元件(350)包括了内软体(351)、空隔层(352)、钢质层(354)，内软体(351)与空隔层(352)连接，空隔层(352)与钢质层(354)连接，自封装骨骼元件包括了轮滑槽(343)、栓杆(341)、中柱(342)、底台(344)，轮滑槽(343)顶面与栓杆(341)连接，轮滑槽(343)底部与中柱(342)连接，中柱(342)与底台(344)连接；导传组件由导传元件(510)、外驱动元件(520)、架护元件(530)组成，导传元件(510)由数据存储器(512)、数据传输器(511)组成，外驱动元件(520)由控制器(522)、变压电源(521)组成，架护元件(530)由架护盒(533)、微调腿(532)、留观窗(531)组成，架护盒(533)底端与微调腿(532)顶端连接。智慧监控模块包括了智慧去污组件、智慧判析组件，智慧去污组件主要包括去污接收元件和处理器元件，智慧判析组件包括了判析接收元件和智慧判析元件，智慧预警模块包括了智慧塑源组件、智慧预警组件，智慧塑源组件包括智慧接收元件、智慧存储元件，智慧预警组件包括智慧分析元件、智慧建模元件。2.根据权利要求1所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：温度传感石英芯片(013)、相对湿敏电容芯片(012)、应力敏感芯片(015)、三轴光纤陀螺传感芯片(070)分别与四分组微连片(060)相连接，四分组微连片(060)与融连盘连接，融连盘与嵌入式调试器(011)连接，嵌入式调试器(011)与电子调速器(010)连接，电子调速器(010)与收发器(009)连接，收发器(009)与微控制器i(008)连接，微控制器i(008)与保险丝(007)连接，保险丝(007)与电容式触控器(004)连接，三分仓板(050)与推联盒(001)连接。3.根据权利要求2所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：三轴光纤陀螺传感芯片(070)由三个方向的特种光纤(071)按照近s形的方式围绕三轴固定杆(073)进行轴向固定，并通过压力阀(072)进行端向固定，通过单轴口(074)内贯穿特种光纤(071)实现单向感测，压力阀(072)为并排四列设置，用于不同高度处不同位置处的特种光纤(071)使用，单轴口(074)对向设置，单轴口(074)为半圆弧周向设置，用于不同角度切入特种光纤(071)使用，应力敏感芯片(015)、三轴光纤陀螺传感芯片(070)的前端部位配置于推联盒(001)的外侧。4.根据权利要求2所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：四分组微连片(060)由细敏感丝(061)和融连盘组成，细敏感丝(061)一共分为四根，每根夹角为
30
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，每根细敏感丝(061)最终在融连盘交汇。5.根据权利要求2所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：三分仓板(050)内含插隔板(051)，插隔板(051)四等均分位置处设有三个拱形开槽，拱形开槽的底端为贯通开槽，拱形开槽的中部偏下位置设置有弧压口(052)，弧压口(052)可以在受到底部压力作用时，其弧形结构会向上部移动。6.根据权利要求2所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：在推联盒(001)对应的保险丝(007)位置处设置有弹性按压纽(006)、临仓门板(005)、内突体(003)，弹性按压纽(006)固定于临仓门板(005)最外缘的中心位置处，内突体(003)外缘中心位置处设置有卡扣(002)凹槽，弹性按压纽(006)与卡扣(002)凹槽进行连接。7.根据权利要求2所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：推联盒(001)的最外缘设置于电容式触控器(004)内缘相重合，推联盒(001)通过三分仓板(050)所在位置处的卡扣(002)与三分仓板(050)相连接。8.根据权利要求1所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：对角线虎眼镜头(106)与360
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转动磁盘(104)连接，360
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转动磁盘(104)与调节杆(107)连接，调节杆(107)与调轴(108)连接，调轴(108)与变距杆(109)连接，腔体(113)与升降护门(103)铰接，喷洒管(105)与升降护门(103)顶端连接，热丝圈(102)与升降护门(103)内缘连接，滴格网(101)与升降护门(103)下缘连接，变距杆(109)与光电传感器(110)连接，光电传感器(110)与图像处理器(111)连接，图像处理器(111)与微控制器ii(112)连接。9.根据权利要求8所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：升降护门(103)上沿设置喷洒管(105)，喷洒管(105)内布设有两根平行通管，平行通管内配置有高浓度喷洗剂和清水，两根平行通管以每间隔十五分钟一次的时间进行相互喷洒，且以一个小时为一个周期循环，升降护门(103)内侧内缘设置有热丝圈(102)，热丝圈(102)为360
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环绕设置，热丝圈(102)可进行分段通电，热丝圈(102)设置了十个分段模式，每三十分钟为一个通电周期，升降护门(103)下缘配置有滴格网(101)，滴格网(101)对应的升降护门(103)位置设置开槽，通过滴格网(101)可以进行喷洗剂和清水的及时疏散。10.根据权利要求8所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：360
°
转动磁盘(104)右侧可以围绕调节杆(107)进行360
°
转动，调节杆(107)内设置多级控制杆，可根据需要不断进行升降粗调和微调。11.根据权利要求8所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：调轴(108)为一种可控型角度控制轴，可以根据需要不断调整其角度来控制调节杆(107)角度，调轴(108)的另一端与变距杆(109)连接，变距杆(109)可以多级变化实现水平向的多级调整。12.根据权利要求8所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：调轴(108)、调节杆(107)、喷洒管(105)、热丝圈(102)、变距杆(109)内设置限位孔，将控制线缆通过限位孔与对角线虎眼镜头(106)连接。13.根据权利要求8所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：对角线虎眼镜头(106)为独特设置的广角化镜头，内含多个不同等级夜视微镜头及中心大广角镜头，类似“虎眼”形式，可实现多镜头互校正化、全天候广视角化、全景化探测记录。14.根据权利要求8所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：无
线接收器(203)与微处理器(205)连接，微处理器(205)与无线发射器(206)连接，触控面板(230)与微处理器(205)连接，无线接收器(203)、微处理器(205)、触控面板(230)、无线发射器(206)被固定于承载t台(201)上。15.根据权利要求14所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：无线接收器(203)可实时接受来自芯片化水工程传感元件的发射器和全景化水工程传感元件的发射器的数据信息，将获取的温度传感石英芯片(013)、相对湿敏电容芯片(012)、应力敏感芯片(015)、三轴光纤陀螺传感芯片(070)、对角线虎眼镜头(106)等多种类数据信息汇总到微处理器(205)中。16.根据权利要求14所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：通过无线发射器(206)与水工程智慧组网的联系实现智慧感测模块与智慧监控模块和智慧预警模块的连接。17.根据权利要求14所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：触控面板(230)内含控制开关(231)、声控卡(232)、灯光卡(233)结构，控制开关(231)为控制整个自报警化水工程传感元件是否处于工作状态功能，声控卡(232)和灯光卡(233)为声音和灯光报警功能。18.根据权利要求1所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：矩形侧口箱(331)仅能在侧面设置开口，且开口与箱体是铰接，侧面栓(332)固定于矩形侧口箱(331)另一侧面，主要是用于连接下一个自封装组件。19.根据权利要求1所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：内软体(351)紧邻自封装外壳元件(340)(330)设置，其内设置了多层柔性弹性结构，主要是防震、吸能降噪、保温作用，空隔层(352)为中空结构，内壁设置电阻丝(353)，可进行水、水银液体的注入，在特殊环境下可实现维持一定温度的作用。20.根据权利要求1所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：钢质层(354)为硬质钢铁材料组成，主要是维持内部结构体的刚度，抵抗外界过大的荷载作用。21.根据权利要求1所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：栓杆(341)一侧与承载t台(201)侧面连接，栓杆(341)的另一侧与轮滑槽(343)连接，中柱(342)顶端位于轮滑槽(343)底端，且中柱(342)为可调节高度功能，中柱(342)的底端位于底台(344)的顶端。22.根据权利要求1所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：数据存储器(512)存储温度传感石英芯片(013)、相对湿敏电容芯片(012)、应力敏感芯片(015)、三轴光纤陀螺传感芯片(070)、对角线虎眼镜头(106)内的数据流，数据传输器(511)内含hybrid wi-fi智能路由器、交换机、控制器(522)、无线猫扩展器，将数据存储器(512)内数据通过有线与无线两种方式向终端设备进行传输。23.根据权利要求1所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：控制器(522)控制变压电源(521)，变压电源(521)用于向导传组件、智慧传感组件、智慧监控模块、智慧预警模块提供不同电压的电源供应，微调腿(532)位于架护盒(533)的四个边角，通过调节微调腿(532)的高低实现架护盒(533)不同高低水平设置，适应不同的应用环境和需求，架护盒(533)内放置数据存储器(512)、数据传输器(511)、控制器(522)、变压电源
(521)，留观窗(531)位于架护盒(533)的侧面，用于为外驱动元件(520)提供外部操作空间。24.根据权利要求1所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：去污接收元件主要是接收外部数据信息，处理器元件内含了多小波矩阵去污程序、小波阈值去污程序、总体经验模式分解去污程序。25.根据权利要求1所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：判析接收元件主要是接收反映大坝效应量的数据信息，智慧判析元件内含机器学习程序；处理元件内含机器学习程序，主要是以影响大坝安全的因子为学习机器的输入，以反映大坝安全的效应量为学习机器的输出，以从实时获取的温度传感石英芯片(013)、相对湿敏电容芯片(012)、应力敏感芯片(015)、三轴光纤陀螺传感芯片(070)、对角线虎眼镜头(106)数据序列为训练样本集，通过训练获得一个具有良好泛化能力的学习机器，建立起来的反映大坝效应量与影响量间映射关系的数学表达式，以监控大坝安全状态。26.根据权利要求1所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：智慧接收元件根据预警需要，实时获取温度传感石英芯片(013)、相对湿敏电容芯片(012)、应力敏感芯片(015)、三轴光纤陀螺传感芯片(070)、对角线虎眼镜头(106)的数据序列，并经过智慧存储元件进行图像、数字、监测点、监测历时区分存储，且当存储数量达到一定上限之后，自动启动下一存储单元，且将已存储内容通过压缩包形式发送的终端存储，待终端存储结束后，自动清除改存储单元内容，以备循环使用。27.根据权利要求1所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统，其特征在于：智慧分析元件以水压、温度和时效等影响因子作为输入量，将从温度传感石英芯片(013)、相对湿敏电容芯片(012)、应力敏感芯片(015)、三轴光纤陀螺传感芯片(070)、对角线虎眼镜头(106)的数据信息作为效应量进行时间特性分析，智慧建模元件主要是基于智慧分析元件分析的数据信息进行混沌特性预测建模。28.根据权利要求1所述的水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统的运行方法，其特征在于：第一步，配备智慧感测模块、智慧监控模块、智慧预警模块；连接芯片化水工程传感元件、全景化水工程传感元件、自报警化水工程传感元件，构建融合智慧传感组件，连接自封装外壳元件(340)(330)、自封装内衬元件(350)、自封装骨骼元件，构建自封装组件，连接导传元件(510)、外驱动元件(520)、架护元件(530)，构建导传组件，连接融合智慧传感组件、自封装组件、导传组件构建智慧感测模块，配置去污接收元件、处理器元件，构建智慧去污组件，配置判析接收元件、智慧判析元件，构建智慧判析组件，连接智慧去污组件、智慧判析组件，构建智慧监控模块，配置智慧接收元件、智慧存储元件，构建智慧塑源组件，配置智慧分析元件、智慧建模元件，构建智慧预警组件，连接智慧塑源组件、智慧预警组件，构建慧预警模块；第二步，通过自封装组件将芯片化水工程传感元件配置于待测水工结构体内部及表面、将全景化水工程传感元件配置于待测水工结构体外部，将芯片化水工程传感元件与全景化水工程传感元件分别连接到自报警化水工程传感元件内；第三步，通过导传组件将实时获取的内部、表面、外部的定量及定性结果信息汇总到去污接收元件、处理器，通过遴选去污接收元件中的数据信息通过智慧去污组件及智慧判析组件进行分类分时分区域进行单独及融合监控分析；
第四步，通过去污接收元件将实时获取的内部、表面、外部的定量及定性结果信息汇总到智慧接收元件、智慧存储元件，通过遴选智慧存储元件中的数据信息通过智慧分析元件、智慧建模元件进行时空全域化融合预警分析。
技术总结本发明公开一种水工程运行性态智慧感测-监控-预警系统及方法，包括智慧感测模块、智慧监控模块、智慧预警模块，智慧感测模块包括了智慧传感组件、自封装组件、导传组件，智慧传感组件由芯片化水工程传感元件、全景化水工程传感元件、自报警化水工程传感元件组成，自封装组件由自封装外壳元件、自封装内衬元件、自封装骨骼元件组成，智慧预警模块包括了智慧塑源组件、智慧预警组件，智慧感测模块通依次与智慧监控模块、智慧预警模块进行连接。本发明实现动态-全时空域内监控，后经过智慧预警模块针对各异数据信息进行智能化重构与学习，动态精准预测水工程性态态势，实现对水工程高效智慧管理。慧管理。慧管理。
技术研发人员：苏怀智 杨孟 吴文源 高建新 刘洪辰 张保华
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2022.05.13
技术公布日：2022/11/1
