Multi-source data fusion method for structural safety assessment of water diversion structures

传感器融合 Bhattacharyya距离 可靠性(半导体) 数据挖掘 融合 特征(语言学) 登普斯特-沙弗理论 人工神经网络 过程(计算) 功能(生物学) 计算机科学 环境科学 多源 模式识别(心理学) 可靠性工程 人工智能 工程类 统计 数学 功率(物理) 语言学 物理 哲学 量子力学 进化生物学 生物 操作系统
作者
Sherong Zhang,Ting Liu,Chao Wang
出处
期刊:Journal of Hydroinformatics [IWA Publishing]
卷期号:23 (2): 249-266 被引量:21
标识
DOI:10.2166/hydro.2021.154
摘要

Abstract Building safety assessment based on single sensor data has the problems of low reliability and high uncertainty. Therefore, this paper proposes a novel multi-source sensor data fusion method based on Improved Dempster–Shafer (D-S) evidence theory and Back Propagation Neural Network (BPNN). Before data fusion, the improved self-support function is adopted to preprocess the original data. The process of data fusion is divided into three steps: Firstly, the feature of the same kind of sensor data is extracted by the adaptive weighted average method as the input source of BPNN. Then, BPNN is trained and its output is used as the basic probability assignment (BPA) of D-S evidence theory. Finally, Bhattacharyya Distance (BD) is introduced to improve D-S evidence theory from two aspects of evidence distance and conflict factors, and multi-source data fusion is realized by D-S synthesis rules. In practical application, a three-level information fusion framework of the data level, the feature level, and the decision level is proposed, and the safety status of buildings is evaluated by using multi-source sensor data. The results show that compared with the fusion result of the traditional D-S evidence theory, the algorithm improves the accuracy of the overall safety state assessment of the building and reduces the MSE from 0.18 to 0.01%.

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