[發明專利]基于感知數據融合的分布式橋梁渦振抑制方法及系統

有效

• 申請號: 202110432076.1
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113220046B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 詹姆斯·劉
• 申請（專利權）人: 湖南久鈺電子有限公司
• 主分類號: G05D19/02
• 分類號: G05D19/02;G06K9/62
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 安娜

本申請公開了一種基于感知數據融合的分布式橋梁渦振抑制方法及系統，該系統包括分布在橋梁上多個區間內的渦振抑制裝置，每個渦振抑制裝置包括底部擾流板、第一旋轉模塊、應力檢測模塊、振動檢測模塊、風速檢測模塊和控制模塊；每個底部擾流板通過對應的第一旋轉模塊安裝在橋梁的下表面；每個底部擾流板上安裝有應力檢測模塊，用于采集對應的底部擾流板上的應力數據；振動檢測模塊用于采集振動檢測模塊橋面的振動數據；風速檢測模塊用于采集風速檢測模塊風速和風向；控制模塊用于根據振動數據、風速和風向、以及每個底部擾流板上的應力數據，分別控制每個底部擾流板對應的第一旋轉模塊進行轉動，以調整每個底部擾流板和風向之間的第一夾角。

技術領域

本申請涉及智能監測技術領域，尤其涉及基于感知數據融合的分布式橋梁渦振抑制方法及系統。

背景技術

渦振，即渦激振動，是大跨度橋梁在低風速下出現的一種風致振動現象。從流體的角度來分析，任何非流線型物體，在一定的恒定流速下，都會在物體兩側交替地產生脫離結構物表面的旋渦，相似的有卡門渦街效應。

大跨徑懸索橋在較低風速下存在渦振現象，振動幅度較小不易察覺，僅在特殊條件下會產生較大振幅。雖然渦振不會像顫振一樣引起橋梁毀滅性的破壞，但頻繁持續的渦振會造成橋梁構件疲勞破壞，并引起行人和行車不舒適，易誘發交通安全事故，因此避免渦振現象是橋梁抗風設計的重點之一。

在橋梁設計時，可通過風洞試驗確定橋梁渦振的鎖定風速范圍和最大振幅，以選取理想的橋梁截面形式，降低了渦振現象出現概率。然而，盡管在設計階段進行了防風設計，但由于在運營期間橋梁負重會隨著車流而改變，橋梁所在地的風速和風向也會發生變化，橋梁結構也會出現細微變化，這些都會引起橋梁基頻的變化，因此橋梁仍可能會遭受劇烈的渦振。因此，有必要對橋梁進行監控并抑制可能產生的渦振。

發明內容

本申請實施例提供了一種基于感知數據融合的分布式橋梁渦振抑制方法及系統，通過融合多種監測參數實現對擾流板更精準地控制，以降低橋梁產生的渦振。

第一方面，本申請一實施例提供了一種基于感知數據融合的分布式橋梁渦振抑制系統，包括：分布在橋梁上多個區間內的渦振抑制裝置，每個區間內的渦振抑制裝置包括：至少一個底部擾流板、至少一個第一旋轉模塊、至少一個應力檢測模塊、振動檢測模塊、風速檢測模塊和控制模塊；

每個底部擾流板通過對應的第一旋轉模塊安裝在橋梁的下表面；每個底部擾流板上安裝有應力檢測模塊，用于采集對應的底部擾流板上的應力數據；

所述振動檢測模塊用于采集所述振動檢測模塊所屬區間內的橋面的振動數據；

所述風速檢測模塊用于采集所述風速檢測模塊所屬區間內的風速和風向；

所述控制模塊用于根據所述振動檢測模塊采集的振動數據、所述風速檢測模塊采集的風速和風向、以及每個底部擾流板上的應力數據，分別控制每個底部擾流板對應的第一旋轉模塊進行轉動，以調整每個底部擾流板和風向之間的第一夾角。

可選地，所述控制模塊具體用于：

若所述振動檢測模塊采集的振動數據滿足預設條件，則控制底部擾流板對應的第一旋轉模塊進行轉動，以增大底部擾流板和風向之間的第一夾角；

在控制底部擾流板對應的第一旋轉模塊進行轉動過程中，若所述風速檢測模塊采集的風速超過風速閾值或底部擾流板上的應力數據超過第一應力閾值，則控制第一旋轉模塊停止旋轉；其中，所述風速和所述第一夾角負相關，所述底部擾流板上的應力數據與所述第一夾角負相關。

可選地，所述預設條件包括：所述振動數據中，振幅大于振幅閾值的頻率點的數量大于數量閾值。

可選地，每個渦振抑制裝置還包括設置在橋梁上對應區間內的應力檢測模塊，用于采集橋梁上的應力分布數據；