大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中信息獲取及處理的智能化研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的目標是對結(jié)構(gòu)的整體行為實現(xiàn)實時在線監(jiān)測與預(yù)測預(yù)報,要達到這一目標監(jiān)測系統(tǒng)必須具有快速大容量的信息采集、傳輸和處理能力,并能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享。其中高速數(shù)據(jù)獲取與傳輸,海量數(shù)據(jù)的存儲與管理,監(jiān)測數(shù)據(jù)的預(yù)處理、解讀、分析和利用等是建立長期健康監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問題。本論文針對上述關(guān)鍵技術(shù)問題開展結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中信息獲取與處理的智能化研究,主要研究結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)、智能信息處理技術(shù)、動態(tài)數(shù)據(jù)管理與查詢

2、技術(shù)。
　　 (1)首先提煉出建立結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的指導(dǎo)思想,構(gòu)建具有普遍意義的大型結(jié)構(gòu)長期健康監(jiān)測系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu);自主開發(fā)了光纖傳感測試系統(tǒng)、基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集的電致傳感測試系統(tǒng)和數(shù)字溫度傳感測試系統(tǒng),構(gòu)成“小集中”分布式數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng),以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)通用化硬件平臺;開發(fā)了基于虛擬儀器技術(shù)的以數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為核心的軟件平臺,完成對硬件系統(tǒng)的集成。
　　 (2)研究了小波分析在實際結(jié)構(gòu)監(jiān)測信息處理中的

3、應(yīng)用。提出了一種改進的小波閾值降噪算法,該閾值函數(shù)表達式簡單,能夠更好地改進濾波效果,提高降噪質(zhì)量;對比分析了分別以小波包系數(shù)節(jié)點能量值和傅里葉變換后的固有頻率值作為損傷特征值的敏感度,分析結(jié)果表明以小波包系數(shù)節(jié)點能量值作為特征指標時敏感度更高,證明了利用小波包進行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的特征值提取是可行的。
　　 (3)研究了在實際結(jié)構(gòu)監(jiān)測信息處理中利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行損傷識別的技術(shù)。首先建立BP網(wǎng)絡(luò)模型,對模型進行性能優(yōu)化,利用性能

4、優(yōu)化后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對混凝土斜拉橋模型的損傷狀況進行了診斷,損傷識別結(jié)果表明通過結(jié)構(gòu)振動模態(tài)頻率的改變很容易地識別出結(jié)構(gòu)的損傷情況。
　　 (4)自主開發(fā)了數(shù)據(jù)庫管理與查詢系統(tǒng),采用標準關(guān)系型數(shù)據(jù)庫技術(shù)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行規(guī)范化統(tǒng)一管理,解決海量數(shù)據(jù)的存儲、分析處理、查詢、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)安全等技術(shù)問題。
　　 (5)上述研究成果已成功地應(yīng)用于蕪湖長江大橋和鄭州黃河大橋兩座具有標志性意義的重要橋梁的監(jiān)測系統(tǒng)中。兩座大橋監(jiān)測系統(tǒng)運

5、行情況表明:自主開發(fā)的基于光纖應(yīng)變測試系統(tǒng)、電致傳感測試系統(tǒng)和數(shù)字溫度傳感測試系統(tǒng)的“小集中”分散數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)了信息獲取和傳輸?shù)闹悄芑?所采用的小波分析技術(shù)成功的完成對監(jiān)測數(shù)據(jù)的降噪處理和特征值提取,所構(gòu)建的BP網(wǎng)模型有效地對結(jié)構(gòu)進行了損傷識別,自主開發(fā)的數(shù)據(jù)管理與查詢系統(tǒng)能實時存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)、實時顯示查詢結(jié)果、查詢方便快捷,以上技術(shù)實現(xiàn)了對監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時分析、處理、存儲及查詢,提高了信息處理的智能化程度。
　　 研究成果將進