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(biāo)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(dá)到這一目標(biāo)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(dá)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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