[發明專利]一種超長線狀區間的傳感器布置方法及系統

在審

• 申請號: 202210380870.0
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114741827A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 羅輝;郭歡歌;彭祖勝;韓國耀;劉衛獻;趙靜;李彥辰;王永見;王躍斌;晏富恒;馬桂杰;閆小峰;吳克寶;王勝楠;楊澤亮;劉亞麗;徐峰;郭巧玲;司玲玲;吳磊磊;張書賢;許青華;劉愛霞;何耀輝;魯博;閆紹峰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;平頂山市公路工程公司
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/27;G06N3/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉芳

本發明公開一種超長線狀區間的傳感器布置方法及系統，包括：基于互信息理論將所述超長線狀區間劃分為線性排列的多個等間距子區間，并假設每個子區間內有一個傳感器，相鄰兩個傳感器之間距離相等；獲取所述超長線狀區間內傳感器的數量，所述傳感器的數量為傳感器的第一數量；采用猴群算法優化傳感器的第一數量，使得優化后的傳感器的第一數量能夠采集完整信息且傳感器的數量最少。本發明基于互信息理論，將超長線狀區間劃分為線性排列的子區間，將子區間的劃分問題歸結為傳感器的優化布置問題，并引入猴群算法，能夠減少試算過程，提高計算精度。

技術領域

本發明涉及傳感器優化布置技術領域，特別是涉及一種超長線狀區間的傳感器布置方法及系統。

背景技術

在結構工程健康監測和結構損傷識別領域中，經常使用各類監測傳感器。但在實際工程中，由于重要土木結構一般具有結構復雜、體積大、所受荷載復雜等特點，在每個結構中大規模的布置傳感器是不現實的，同時，根據國內外以往研究可知，過多的傳感器數量有可能會對結構自身動力特性產生影響，同時產生數據冗余現象，在采集數據、存儲數據、傳輸數據和分析數據的過程中，造成人力物力財力的浪費。所以綜合考慮數據采集效果及經濟效益，我們希望使用盡可能少的傳感器，來采集盡可能多的有效數據信息。所以合理的傳感器布置方案，應該考慮在滿足采集要求的前提下，使得傳感器的數量、采集得到的數據以及儲存和傳輸數據的成本盡可能最低，但現有技術中并沒有一個很科學的傳感器布置方法，因此，探究合理的傳感器布置方案，對于提高土木工程結構健康監測的效率具有重大作用和深遠意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種超長線狀區間的傳感器布置方法及系統，能夠保證用最少數量的傳感器采集完整有效的數據信息，并且減少計算過程，提高計算精度。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種超長線狀區間的傳感器布置方法，包括：基于互信息理論將所述超長線狀區間劃分為線性排列的多個等間距子區間，并假設每個子區間內有一個傳感器，相鄰兩個傳感器之間距離相等；獲取所述超長線狀區間內傳感器的數量，所述傳感器的數量為傳感器的第一數量；采用猴群算法優化傳感器的第一數量，使得優化后的傳感器的第一數量能夠采集完整信息且傳感器的數量最少。

可選的，所述利用猴群算法優化初始傳感器的第一數量，包括：

輸入傳感器的第一數量、猴群規模、初始步長、單次眺望長度和最大迭代次數；

采用“爬過程”得到傳感器的第二數量；

采用“望過程”判斷是否存在傳感器的第三數量，第三數量的傳感器能夠采集完整信息且所述傳感器的第三數量小于傳感器的第二數量；

當存在傳感器的第三數量時，采用“跳過程”將所述傳感器的第二數量更新為傳感器的第三數量，跳轉至“爬過程”繼續循環，直至得到輸出結果或到達最大迭代次數；

當不存在傳感器的第三數量時，直接輸出傳感器的第二數量。

可選的，所述猴群規模為8-10。

可選的，所述初始步長為1。

一種超長線狀區間的傳感器布置系統，包括：

區間劃分模塊，用于基于互信息理論將所述超長線狀區間劃分為線性排列的多個等間距子區間，并假設每個子區間內有一個傳感器，相鄰兩個傳感器之間距離相等；

數據獲取模塊，用于獲取所述超長線狀區間內傳感器的數量，所述傳感器的數量為傳感器的第一數量；

猴群算法模塊，用于采用猴群算法優化傳感器的第一數量，使得優化后的傳感器的第一數量能夠采集完整信息且傳感器的數量最少。

可選的，所述猴群算法模塊，包括：