桥梁健康监测数据分析研究综述

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1、公路交通技术2014年10月第5期TechnologyofHighwayandTransportOct．2014No．5桥梁健康监测数据分析研究综述唐浩，谭川，陈果(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)摘要：基于采集到的海量桥梁监测数据，从信号处理与数据挖掘角度全面系统地阐述已有监测数据的处理方法，将数据处理流程归纳为“数据顸处理”“结构安全预警”“结构状态及损伤识别”“结构综合评估”4大模块，并对各模块中现有信号分析方法及其应用实例予以介绍，为桥梁结构的健康监测数据分析进行概括性总结。关键词：桥梁健康监测；预处理；安全预警；损伤识别文章编号：1009—6477(2

2、014)05—0099—06中图分类号：U44文献标识码：AOverviewofAnalysisandResearchOnHealthMonitoringDataofBridgesTANGHao。TANChuan．CHENGuoAbstract：Basedonthecollectedmassivebridgemonitoringdata，thispaperfullyandsystematicallyexpatiateshandlingmethodsfortheexistingmonitoringdatafromtheviewpointsofsignalprocessingandda

3、tamining，concludesthedataprocessingflowas4modules，i．e．“datapre-processing”，“structuresafetypre—alert”．“identificationofstructurestatesanddamages’’and“comprehensiveevaluationofstructure”andintroducestheexistingsignalanalysismethodsinallmodulesandapplicationexamplesSO，astopresentasummaryofhealth

4、monitoringdataofbridgestructure．Keywords：bridgehealthmonitoring；pre-processing；safetypre-alert；damageidentification近年来，随着我国经济的高速发展，交通量骤列出了桥梁长期监测中的各类监测项目。增，许多既有桥梁的设计荷载已不能满足现行车辆荷载的使用要求，桥梁结构安全受到严重威胁。为1数据预处理模块保障桥梁运营期内的结构安全，必须对桥梁进行健1．1传感器数据可信度评价康监测，建立预警机制，以防止桥梁垮塌等重大事故桥梁长期监测中采集到的传感器数据不可避免发生。进行桥梁健康监测

5、时，每d会产生大量数据，地会因各种因素导致其精确性下降，因此，为了更好因此，面对海量的监测数据，有必要采用合适的处理地为桥梁安全评估提供依据，将对数据质量进行评手段从中分析出有价值的信息，以为桥梁结构运营价，即给出数据的可信度。主要评价方法如下。状态评估提供重要的科学参考依据。本文针对采集1)通过采集设备返回的状态进行传感器数据到的桥梁各类型监测数据，从信号处理与数据挖掘可信度判定。角度全面系统地阐述了监测数据的处理方法。表12)采用时间序列分析方法建立各个传感器数表1桥梁监测项目基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(973计划)(2012CB723807)；交通运输部西部交通建

6、设科技项目(2013—364—740—600)收稿日期：2014—05—19作者简介：唐浩(1983一)，男，重庆市人，博士，高工．100公路交通技术2014生据历史趋势模型，即收集一段时间的数据后，并参照其它桥梁同类数据模型，为每个传感器建立历史趋2结构安全预警模块势模型。根据此模型来预测数据出现的范围，凡不预警指标可以用基于统计数据的无模型方法设在此范围内的数据将被判定为异常数据。定，也可以采用基于有限元模型的方法设定，还可以3)结合该数据与其它数据的相关性进行判定。根据经验、标准、规范直接设定。桥梁监测中，单一为每个截面的各类传感器建立相关模型，判定时，可预警条件(单项指标预

7、警)受偶然因素影响较大，容依据其它数据的变化情况来确定可疑数据。易出现误报，故推荐采用组合预警条件(多项指标4)基于相同类型、相近位置的传感器所测数预警)联动触发报警。图1示出一种连续3次超限据，采用灰色关联度方法进行相关性分析计算。若才触发预警的报警方式，其一定程度上可以减小误关联性分析所得关联度的概率标准差小于阈值，则报率。表明不同传感器所测数据具有较好的相关性，证明传感器工作正常；否则表示数据关联性不好，某一传感器工作异常_2J。张立涛采用该方法对江阴长江大桥应