基于現(xiàn)場PC機(jī)群的橋梁健康監(jiān)測研究.pdf

1、隨著橋梁事故的逐年增加，橋梁健康監(jiān)測越來越受到政府和工程界重視。橋梁是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，雖然正常情況下劣化是一個(gè)緩慢的過程，但其損壞具有一定的隨機(jī)性，在特定條件下，如突然的撞擊、地震等突然情況下，可能在很短時(shí)間內(nèi)造成橋梁結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞甚至垮塌，這對橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)性提出了較高的要求，而傳統(tǒng)橋梁健康監(jiān)測體系結(jié)構(gòu)需要傳輸大量數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心，實(shí)時(shí)性不高，不能很好地解決橋梁隨機(jī)損傷結(jié)構(gòu)的評估問題。 本文嘗試把機(jī)群技術(shù)引入橋梁健

2、康監(jiān)測系統(tǒng)，在橋梁現(xiàn)場對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并實(shí)時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)評估，有效提高了橋梁監(jiān)測的實(shí)時(shí)性。為了改善橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，本文主要在以下兩方面進(jìn)行了研究： 首先針對傳統(tǒng)橋梁監(jiān)測體系結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)性不高，橋梁現(xiàn)場多個(gè)下位機(jī)，僅用于控制數(shù)據(jù)采集，其資源利用率極低的特點(diǎn)，把現(xiàn)場的多個(gè)下位機(jī)組織成機(jī)群系統(tǒng)，并對基于現(xiàn)場PC機(jī)群的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的必要性和可行性進(jìn)行了分析。然后在分析傳統(tǒng)的橋梁健康監(jiān)測體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，構(gòu)造出實(shí)時(shí)、經(jīng)濟(jì)的PC機(jī)群

3、橋梁健康監(jiān)測體系結(jié)構(gòu)。同時(shí)針對橋梁健康監(jiān)測PC機(jī)群的特點(diǎn)，對分布式數(shù)據(jù)采集的時(shí)間同步問題和分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分片進(jìn)行了討論，把采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在橋梁現(xiàn)場機(jī)群中，這樣，減少了傳統(tǒng)橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心保存過程，提高了實(shí)時(shí)性。 另外，對橋梁健康評估中常用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行改進(jìn)，以使其適應(yīng)橋梁健康監(jiān)測PC機(jī)群的并行環(huán)境，利用并行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對橋梁結(jié)構(gòu)健康進(jìn)行評估，縮短了評估時(shí)間，從而提高實(shí)時(shí)性。其具體改進(jìn)如下：首

4、先對并行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速比與連接權(quán)數(shù)、神經(jīng)節(jié)點(diǎn)數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行分析，在分析的基礎(chǔ)上分，提出了一個(gè)新的遺傳算法適應(yīng)度函數(shù)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡化，另外，對于神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)在計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)上分配問題，首先把神經(jīng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為圖，把圖的最大路徑作為目標(biāo)函數(shù)來判別分配的優(yōu)劣程度，然后利用遺傳算法對神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)在計(jì)算節(jié)點(diǎn)上的分配進(jìn)行優(yōu)化。 本文的研究成果能較大地提高橋梁健康監(jiān)測的實(shí)時(shí)性，但橋梁健康監(jiān)測是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及到很多方面的問題，同時(shí)，如何提高機(jī)群系