Skip navigation
Please use this identifier to cite or link to this item: https://libeldoc.bsuir.by/handle/123456789/64503
Title: Early detection of dam instability risk using a CNN–BiGRU model
Authors: Shamiev, M. O.
Trofimov, A. G.
Keywords: материалы конференций;natural factors;signs of dam instability;traditional monitoring methods
Issue Date: 2026
Publisher: БГУИР
Citation: Shamiev, M. O. Early detection of dam instability risk using a CNN–BiGRU model / M. O. Shamiev, A. G. Trofimov // Информационные радиосистемы и радиотехнологии : сборник материалов научно-технической конференции, Минск, 9–10 июня 2026 г. / Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники ; редкол.: В. А. Богуш [и др.]. – Минск, 2026. – С. 241–242.
Abstract: Reliable operation of hydraulic structures is a critical requirement for ensuring infrastructure safety, particularly under increasingly variable environmental conditions. However, early signs of dam instability are often subtle and difficult to detect using conventional monitoring approaches. This paper presents a data-driven framework for early detection of dam instability based on multivariate hydrometeorological time-series data. The proposed model combines convolutional neural networks (CNN) with a bidirectional gated recurrent unit (BiGRU) to jointly capture local temporal patterns and long-range dependencies in system dynamics. The framework is validated using real monitoring data, including reservoir water levels and meteorological variables. To address the imbalance between normal and high-risk states, a cost-sensitive training strategy is employed. The proposed model achieves an accuracy of 0.96, precision of 0.90, recall of 0.75, F1-score of 0.82, and ROC-AUC of 0.91. The results demonstrate that the model is capable of identifying early deviations from normal operating conditions while maintaining a low false alarm rate. The proposed approach can be integrated into real-time monitoring systems and contributes to improving the reliability and safety of hydraulic infrastructure.
Alternative abstract: Надёжная эксплуатация гидротехнических сооружений является ключевым условием обеспечения безопасности инфраструктуры, особенно в условиях возрастающей изменчивости природных факторов. Однако ранние признаки неустойчивости плотин, как правило, носят слабовыраженный характер и трудно выявляются с использованием традиционных методов мониторинга. В данной работе представлен подход, основанный на анализе данных, для раннего обнаружения риска неустойчивости плотин с использованием многомерных гидрометеорологических временных рядов. Предлагаемая модель объединяет сверточные нейронные сети (CNN) и двунаправленную рекуррентную сеть типа Gated Recurrent Unit (BiGRU), что позволяет одновременно учитывать локальные временные паттерны и долгосрочные зависимости в динамике системы. Предложенный подход апробирован на реальных данных мониторинга, включая измерения уровня воды в водохранилище и метеорологические параметры. Для учёта дисбаланса между нормальными и высокорисковыми состояниями используется стоимостно-ориентированная стратегия обучения. Модель демонстрирует следующие показатели: точность (accuracy) — 0,96, прецизионность — 0,90, полнота — 0,75, F1 мера — 0,82 и ROC-AUC — 0,91 Полученные результаты показывают, что модель способна выявлять ранние отклонения от нормального режима функционирования при низком уровне ложных срабатываний. Предложенный подход может быть интегрирован в системы мониторинга в реальном времени и способствует повышению надёжности и безопасности гидротехнической инфраструктуры.
URI: https://libeldoc.bsuir.by/handle/123456789/64503
Appears in Collections:Информационные радиосистемы и радиотехнологии (2026)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Shamiev_Early.pdf438.09 kBAdobe PDFView/Open
Show full item record Google Scholar

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.