專利名稱：一種基于物聯(lián)網技術的遠程橋梁結構監(jiān)測預警方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種遠程橋梁結構監(jiān)測預警方法。
背景技術：
橋梁建設和維護是一個國家基礎設施的重要組成部分，在國家建設和人民生活中發(fā)揮著重要作用，橋梁結構的安全性與耐久性受到人們的高度重視，在現(xiàn)代橋梁工程領域中有關大型橋梁的健康監(jiān)測、安全評估以及壽命預測等問題已經成為當前橋梁工程界和民用公益工程領域的一個新的熱點技術。由于橋梁工程結構的特殊性，其一旦建成投入使用后，除了材料自身性能會不斷退化、老化外，還會受到車輛、風、地震、疲勞、超載、人為等因素作用，從而導致結構或構件有不同程度的自然損傷和突然損傷。在美國，至少兩年要對約57.5萬座橋梁進行一次檢測，據FHA (Federal Highway Administration)統(tǒng)計約40%的橋梁存在缺陷；1990年英國運輸部抽樣調查過200座混凝土公路橋，調查結果表明大約30%的橋梁運營條件不良；至2006年末，我國已經擁有公路橋梁53.36萬座，但是我國公路橋梁安全隱患問題尤為突出。在2007年至2011年5年間，全國已經有至少17座大橋發(fā)生垮塌事故，共造成200余人傷亡。僅2011年出現(xiàn)的大橋垮塌事故就有9起之多。一系列令人觸目驚心的橋梁坍塌事故，提醒我們必須要高度重視橋梁的健康檢測與安全評估，及危橋的損傷檢測和監(jiān)控，爭取消除隱患。所以對橋梁健康狀況進行監(jiān)測和評價，掌握其健康狀況是有非常重要的意義。橋梁結構的監(jiān)測也就成為橋梁結構安全養(yǎng)護和保障正常使用的主要技術手段。傳統(tǒng)的橋梁結構檢測主要存在如下問題:⑴只能做定期檢測，只能確定橋梁當時的健康狀態(tài)，不能夠保證在有效保障期間內的橋梁安全使用。例如:美國密西西比河大橋雖然于2005和2006年分別進行過檢查，當時并沒有發(fā)現(xiàn)任何結構性的安全隱患，但還是在2007年發(fā)生了垮塌。因此，需要對橋梁做出實時數據監(jiān)測。⑵數據傳輸均采用有線電纜方式完成，線路布設復雜，接線繁瑣，安裝造價高，后期的線纜維護所耗的時間和精力巨大，應用上有較大局限性；監(jiān)測傳輸距離太遠，對橋梁監(jiān)測中的很多傳感器微弱信號造成數據失真；采集速度慢，數據接口和系統(tǒng)整合能力差；這種串行集中式監(jiān)測系統(tǒng)很大程度上影響系統(tǒng)的處理速度、系統(tǒng)的可靠性和靈活性，不能做到實時監(jiān)測，數據缺乏真實性。因此，需要對橋梁做出無線的數據監(jiān)測。⑶只能進行現(xiàn)場荷載試驗檢測，同時需要封閉交通，影響正常的交通運行。因此，需要安裝具有無線、遠程傳輸的傳感器節(jié)點，將現(xiàn)場應變、撓度等值進行遠程、無線、實時的傳輸，傳輸給監(jiān)控中心。

發(fā)明內容
基于以上傳統(tǒng)橋梁結構檢測方式出現(xiàn)的各個問題，本發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網技術的遠程橋梁結構監(jiān)測預警方法，根據混沌理論，對監(jiān)測數據進行分析，對橋梁未來工作狀態(tài)進行預測評估，實現(xiàn)預警，為進一步的維護管理提供正確的決策，為橋梁結構健康監(jiān)測提供了新的解決方案。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種基于物聯(lián)網技術的遠程橋梁結構監(jiān)測預警方法，所述預警方法包括以下步驟:I)建立橋梁模型:對于橋梁的動力平衡方程簡化為:
權利要求
1.一種基于物聯(lián)網技術的遠程橋梁結構監(jiān)測預警方法，其特征在于:所述預警方法包括以下步驟: [1)建立橋梁模型: 對于橋梁的動力平衡方程簡化為:
2.如權利要求1所述的一種基于物聯(lián)網技術的遠程橋梁結構健康監(jiān)測方法，其特征在于:所述步驟2.3)中，利用有限元分析工具ANSYS將橋梁最不利狀態(tài)的包絡圖值計算出來，則該包絡值為一個區(qū)間，設定包絡值的0-80%為綠色區(qū)域，表示橋梁運營具有足夠的安全裕度，運營正常；包絡值的80%-90%為黃色預警區(qū)域，表示橋梁運營具安全裕度較小，要對橋梁限載通行且對橋梁進行全面的檢查，包絡值的90%-100%為紅色預警區(qū)域，表示橋梁運營具安全裕度欠缺，需要停止通行對橋梁進行加固與維護； 重構時間序列完成后，將重構的時間序列與所述包絡圖值進行對比，確定在未來時間段內橋梁所處的結構狀態(tài)，實現(xiàn)橋梁結構健康監(jiān)測與預警。
全文摘要
一種基于物聯(lián)網技術的遠程橋梁結構監(jiān)測預警方法，包括以下步驟1)建立橋梁模型計算得到梁的動撓度；2)不斷采集監(jiān)測點數據時，得到動撓度的序列{u}，利用基于混沌系統(tǒng)的特性方式來實現(xiàn)對橋梁系統(tǒng)性能的預測評價，其步驟如下2.1)計算序列{u}最大Lyapunov指數；2.2)計算延遲時間和最佳嵌入維數；2.3)對重構后的混沌時間序列進行擬合、對照，實現(xiàn)橋梁結構健康監(jiān)測和預警。本發(fā)明對監(jiān)測數據進行分析，對橋梁未來工作狀態(tài)進行預測評估，實現(xiàn)預警。
文檔編號G06F17/50GK103150422SQ20131004272
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權日2013年1月31日
發(fā)明者李培江, 尤婷, 周暉, 江鴻, 廖東進, 陳育民 申請人:衢州職業(yè)技術學院