基于分布式傳感的中小型橋梁荷載識(shí)別技術(shù)研究的中期報(bào)告

基于分布式傳感的中小型橋梁荷載識(shí)別技術(shù)研究的中期報(bào)告中期報(bào)告一、研究背景和意義近年來(lái)，隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的快速發(fā)展，橋梁建設(shè)和使用數(shù)量不斷增加。橋梁的健康狀況關(guān)系到公共交通和財(cái)產(chǎn)安全，因此橋梁安全監(jiān)測(cè)備受重視。橋梁荷載識(shí)別是橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的重要環(huán)節(jié)之一，可通過(guò)荷載識(shí)別實(shí)現(xiàn)橋梁狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估，并及時(shí)指導(dǎo)橋梁維修、加固和安全排查。基于分布式傳感的中小型橋梁荷載識(shí)別技術(shù)的研究對(duì)于提升橋梁安全監(jiān)測(cè)的精度和效率，具有重要意義。二、研究現(xiàn)狀和存在問題目前，橋梁荷載識(shí)別技術(shù)研究主要采用傳統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)量法和應(yīng)變測(cè)量法。但是，這些傳統(tǒng)方法存在著精度低、覆蓋面積小、需要在橋梁結(jié)構(gòu)上設(shè)備點(diǎn)和傳感器布置麻煩的問題。此外，傳統(tǒng)方法的采集數(shù)據(jù)存在著時(shí)序性、地域性和可靠性等問題，而且不能滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的要求?；诜植际絺鞲械闹行⌒蜆蛄汉奢d識(shí)別技術(shù)通過(guò)在梁上布置分布式傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁荷載譜識(shí)別、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。該技術(shù)可以使得荷載覆蓋更廣，數(shù)據(jù)采集更精細(xì)，實(shí)現(xiàn)橋梁綜合監(jiān)測(cè)和預(yù)警。并且該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和互聯(lián)互通，大大提高橋梁數(shù)據(jù)的可靠性和精度。然而，基于分布式傳感的中小型橋梁荷載識(shí)別技術(shù)研究中仍存在著傳感器精度低、功耗大、布置方式不合理等問題。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，信號(hào)噪聲干擾、信號(hào)分離、信號(hào)重構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}也面臨挑戰(zhàn)。三、研究方案和進(jìn)展情況1.研究方案基于分布式傳感的中小型橋梁荷載識(shí)別技術(shù)的研究方案主要包括以下幾個(gè)步驟：（1）傳感器的選型和布置方式的確定本研究選用光纖光柵作為傳感器，它具有高精度、線性好、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)其價(jià)格較貴。由于考慮到節(jié)約成本和保證有效監(jiān)測(cè)，本研究采用梁上傳感器和懸索上傳感器相結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。（2）信號(hào)處理和特征提取本研究采用小波變換和相關(guān)系數(shù)分析進(jìn)行信號(hào)處理和特征提取。首先利用小波變換對(duì)得到的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，然后利用相關(guān)系數(shù)分析求出荷載譜的主特征值，建立荷載識(shí)別模型。（3）算法實(shí)現(xiàn)和測(cè)試本研究將特征值與荷載之間的關(guān)系建立模型，并將模型應(yīng)用于實(shí)際荷載識(shí)別數(shù)據(jù)測(cè)試中。測(cè)試結(jié)果將與傳統(tǒng)振動(dòng)測(cè)量法和應(yīng)變測(cè)量法進(jìn)行對(duì)比，評(píng)估該技術(shù)的性能和適用范圍。2.進(jìn)展情況本研究已完成對(duì)傳感器的選型和布置方式的確定，并完成了分布式傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建立。在信號(hào)處理方面，已完成小波變換和相關(guān)系數(shù)分析算法的編寫和驗(yàn)證。在實(shí)際應(yīng)用方面，已完成實(shí)際荷載識(shí)別測(cè)試數(shù)據(jù)的采集，測(cè)試結(jié)果表明基于分布式傳感的中小型橋梁荷載識(shí)別技術(shù)能夠有效解決傳統(tǒng)方法的不足，并實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。但是，在算法實(shí)現(xiàn)方面仍需進(jìn)一步完善和優(yōu)化。四、未來(lái)計(jì)劃1.研究信號(hào)處理技術(shù)，提高特征提取精度。2.繼續(xù)完善荷載識(shí)別模型，保證模型的準(zhǔn)