[發(fā)明專利]一種橋梁健康監(jiān)控的方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108376184A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳宜言;何曉暉;王用中;宗周紅;董桔燦;王健
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市市政設(shè)計研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 唐致明;洪銘福

本發(fā)明公開了一種橋梁健康監(jiān)控的方法及系統(tǒng)，包括步驟：S1，建立橋梁結(jié)構(gòu)理論振動模態(tài)；S2，采集橋梁振動數(shù)據(jù)；S3，利用信息處理模塊，對橋梁振動數(shù)據(jù)進(jìn)行實時在線數(shù)據(jù)處理；S4,利用結(jié)構(gòu)模態(tài)分析模塊，基于橋梁振動數(shù)據(jù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算技術(shù)，自動對結(jié)構(gòu)損傷智能判別。本發(fā)明通過利用無線通信技術(shù)，橋梁結(jié)構(gòu)動力模態(tài)和結(jié)構(gòu)損傷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別技術(shù)，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的僅反應(yīng)了橋梁局部結(jié)構(gòu)、橋梁損傷不易識別、數(shù)據(jù)采集傳感器成本高，壽命短、無法實時分析海量數(shù)據(jù)以及在線實時監(jiān)控費時費力的問題，實現(xiàn)橋梁整體結(jié)構(gòu)分析、損傷自動識別、在線實時分析海量數(shù)據(jù)的自動化橋梁健康監(jiān)控系統(tǒng)，節(jié)省了大量的人力和物力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種橋梁健康監(jiān)控的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

BIM模型：Building Information Modeling，建筑信息模型。

NPU：Neural-network Processing Unit，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器。

橋梁是關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)命脈和城市生命線的關(guān)鍵節(jié)點工程，為保障橋梁結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營，有必要建立橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控系統(tǒng)。橋梁健康監(jiān)控是橋梁運(yùn)營養(yǎng)護(hù)管理中的一項重要內(nèi)容，通過對橋梁進(jìn)行監(jiān)控，可以為基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)提供理論支持，更重要的是要避免因橋梁損傷導(dǎo)致的突發(fā)性災(zāi)難事故發(fā)生。

傳統(tǒng)橋梁健康監(jiān)控主要是通過在橋梁預(yù)先設(shè)置(或埋置)安裝力學(xué)傳感器、溫度傳感器等元件，通過對預(yù)埋、預(yù)設(shè)傳感器元件的數(shù)據(jù)采集、處理和分析，判斷橋梁的健康狀況。監(jiān)控以獲取橋梁不同部位的斷面應(yīng)力、應(yīng)變、撓度為監(jiān)控目標(biāo)，這一監(jiān)控系統(tǒng)的缺點有：①監(jiān)控目標(biāo)以靜力參數(shù)(應(yīng)力、應(yīng)變、撓度等)為主，反應(yīng)的往往是結(jié)構(gòu)局部受力狀況和局部的力學(xué)性能；②當(dāng)荷載傳力路徑與損傷部位不一致時很難識別損傷；③傳感器等預(yù)埋元件是否正常運(yùn)行無法確保，同時元件壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)較結(jié)構(gòu)壽命低且價格昂貴；④很難實現(xiàn)在線實時監(jiān)控，很難捕捉超載運(yùn)行的具體時刻，同時海量測試數(shù)據(jù)沒有恰當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚矸治觯虎轂閷崿F(xiàn)在線實時監(jiān)控需耗費較大的人力和物力。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種橋梁健康監(jiān)控的方法和系統(tǒng)。利用無線通信技術(shù)，橋梁結(jié)構(gòu)動力模態(tài)和結(jié)構(gòu)損傷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別技術(shù)實現(xiàn)橋梁整體結(jié)構(gòu)分析、損傷自動識別、低成本、在線實時分析海量數(shù)據(jù)的自動化橋梁健康監(jiān)控系統(tǒng)，節(jié)省了大量的人力和物力。

一種橋梁健康監(jiān)控的方法，采用的技術(shù)方案是：

S1，建立橋梁三維信息BIM模型，通過結(jié)構(gòu)模態(tài)分析求得橋梁結(jié)構(gòu)理論振動模態(tài)；

S2，在橋梁上置放振動數(shù)據(jù)采集元件，采集由行車、行人、風(fēng)、雨等環(huán)境因素引發(fā)的橋梁振動數(shù)據(jù)；

S3，利用信息處理模塊，對橋梁振動數(shù)據(jù)進(jìn)行實時在線數(shù)據(jù)處理，

包括：根據(jù)橋梁振動數(shù)據(jù)分析橋梁動力性能變化，進(jìn)行模態(tài)識別；

S4，利用結(jié)構(gòu)模態(tài)分析模塊，基于橋梁振動數(shù)據(jù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算技術(shù)，自動對結(jié)構(gòu)損傷智能判別。

優(yōu)選的，所述步驟S1具體包括子步驟：

S11，橋梁竣工驗收前，運(yùn)用結(jié)構(gòu)分析軟件對橋梁模型進(jìn)行振動模態(tài)分析計算，求得橋梁結(jié)構(gòu)理論動力模態(tài)；

S21，橋梁竣工驗收后，開展橋梁結(jié)構(gòu)動力模態(tài)檢測，對照實測橋梁動力模態(tài)和理論動力模態(tài)，修正結(jié)構(gòu)動力模態(tài)參數(shù)，得到修正后的橋梁結(jié)構(gòu)動力模態(tài)，以此作為運(yùn)營監(jiān)控的結(jié)構(gòu)動力模態(tài)樣本，開展橋梁健康狀況的長期監(jiān)控。

優(yōu)選的，所述振動數(shù)據(jù)采集元件為壓電測振儀或激光測振儀。

優(yōu)選的，所述步驟S2中，還包括子步驟：采用采集器優(yōu)化模塊進(jìn)行振動數(shù)據(jù)采集元件位置優(yōu)化。