[發明專利]基于數據驅動的可視化大跨斜拉橋拉索評估方法

有效

• 申請號: 202010260401.6
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN111553003B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 姬付全;李焜耀;王永威;萬品登;李浩;黃燦;朱浩
• 申請（專利權）人: 中交第二航務工程局有限公司;中交公路長大橋建設國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F17/18;G01M5/00;G01L5/04;G06T11/60
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 劉藝瑋

本發明公開了一種基于數據驅動的可視化大跨斜拉橋拉索評估方法，先以針對拉索設置的健康監控系統基于時間分布獲取索力、溫度、濕度、風力、風速、撓度等數據，然后計算得出最相關的影響索力的因素作為下一步評價指標，通過將敏感性最強的環境因素的回歸系數、索力的變化、撓度的標準差變化、索力的時間分布相似程度、對稱索力的時間分布相似程度五個維度的評價指標繪制反映在同一雷達圖上，簡單、明了的呈現出所比較的兩個時間段內拉索的整體狀態及五個評價指標單獨的變化程度，可根據該圖形決定是否需要對拉索進行人工復測、判定引起雷達圖像異常的原因，真實反映當前拉索狀態，并且雷達圖的評價模型靈活，可用在其他時空分布的場景下。

技術領域

本發明涉及橋梁健康監測評估技術領域。更具體地說，本發明涉及一種基于數據驅動的可視化大跨斜拉橋拉索評估方法。

背景技術

橋梁健康監測是保證橋梁安全運營的重要手段，橋梁的健康監測系統包括各傳感器等強大的數據采集能力能夠獲得海量數據，包括溫度、濕度、風速、風向、位移、應力、應變等。這些數據看似雜亂無章，并且混雜大量錯誤以及噪聲，但是卻包含著橋梁運營過程的大量信息，因此對這些數據進行提煉和挖掘后，一方面可以了解到橋梁的健康狀態，另一方面還能為運營維護提供決策依據，然而目前針對健康監測數據的研究還不夠深入，使得海量監測數據不能得到妥善的處理與利用，限制了健康監測系統發揮其科學指導的作用，因此利用海量健康監測數據進行數據處理和挖掘方法的研究具有十分重要的實際工程應用價值。尤其是對于斜拉橋來說，斜拉索是橋梁關鍵部位，并且大量的文獻和實際工作顯示，拉索是斜拉橋使用過程中最容易受到損傷的，而怎么去利用現有的實際監測數據對拉索狀態進行評估，卻是一個難題，目前有些相關工作主要集中在通過數值模擬的方式識別拉索狀態，但是實際情況和模型情況并不一致，而且過程繁瑣，并且最終只能反映當時的數據，不具備直觀的對比性，而且不利于挖掘數據變化的潛在規律。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優點。

本發明還有一個目的是提供一種基于數據驅動的可視化大跨斜拉橋拉索評估方法，以解決現有的橋梁評估方法建模過程繁瑣、不具備清晰直觀的對比性、反映狀態的真實性差的技術問題。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種基于數據驅動的可視化大跨斜拉橋拉索評估方法，包括如下步驟：

步驟一、分別獲取監測的大跨斜拉橋拉索的索力、溫度、濕度、風力、風速、撓度六個參數的數據作為原始數據；

步驟二、數據預處理，對步驟一獲取的原始數據進行降噪處理，然后保存；

步驟三、利用步驟二保存的數據分析計算，算出索力分別與溫度、濕度、風速、風力四個參數數據的Pearson相關系數并比較大小，選擇Pearson相關系數最大的參數作為敏感性最強的環境因素，然后設定時間尺度，分別計算相同時間尺度的兩個時間段內索力與敏感性最強的環境因素的回歸系數并計算差值，得到回歸系數變化程度值，按照計算回歸系數變化程度時所選定的兩個時間段的數據分別計算索力的變化程度值、撓度的標準差變化程度值，然后通過DTW算法計算在不同年份的同一時間段內的索力的時間分布相似程度值和對稱索力的時間分布相似程度值；

步驟四、將步驟三計算得到的回歸系數變化程度值、索力的變化程度值、撓度的標準差變化程度值、索力的時間分布相似程度值、對稱索力的時間分布相似程度值進行數據歸一化處理；

步驟五、根據步驟四歸一化處理后的數據繪制可視化雷達圖。

優選的是，步驟二中，所述降噪處理為對空缺值和異常值進行處理。

優選的是，采用直接刪除空缺值的方式處理空缺值，采用拉依達準則對異常值進行處理。