桥梁异常状态检测方法、系统、设备及介质.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115183963A(43)申请公布日2022.10.14(21)申请号202210907689.0(22)申请日2022.07.29(71)申请人西安建筑科大工程技术有限公司地址710054陕西省西安市碑林区雁塔路13号建科大厦20层(72)发明人陈登峰杨小燕雷江浩刘光宇程静任宇松(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200专利代理师陈翠兰(51)Int.Cl.G01M5/00(2006.01)权利要求书4页说明书15页附图5页(54)发明名称桥梁异常状态检测方法、系统、设备及介质(57)摘要本发明公开了一种桥梁异常状态检测方法、系统、设备及介质，包括：获取待测桥梁的实时监测数据，构建桥梁实时监测数据的时空分布矩阵，并进行数据预处理操作，得到预处理后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵；计算健康状态下待测桥梁的监测数据的均值的安全阈值；利用时间滑动窗口，对预处理后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵中的每一行监测数据进行遍历，并得到每个时间滑动窗口内的监测数据的均值；将每个时间滑动窗口内的监测数据的均值与健康状态下待测桥梁的监测数据的均值的安全阈值进行对比，得到待测桥梁异常状态检测结果；本发明对实时监测数据统计分析，实现桥梁异常状态的快速检测，分析结果具有可解释性，确保桥梁运行安全。CN115183963ACN115183963A权利要求书1/4页1.一种桥梁异常状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待测桥梁的实时监测数据，构建桥梁实时监测数据的时空分布矩阵；其中，所述桥梁实时监测数据的时空分布矩阵中，每一列表示某个时刻所有监测数据的空间分布序列，每一行表示待测桥梁上某个测点处的监测数据的时间分布序列；对所述桥梁实时监测数据的时空分布矩阵，进行数据预处理操作，得到预处理后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵；利用健康状态下待测桥梁的历史监测数据，计算健康状态下待测桥梁的监测数据的均值的安全阈值；利用时间滑动窗口，对所述预处理后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵中的每一行监测数据进行遍历，并对每个时间滑动窗口内的监测数据进行统计处理，得到每个时间滑动窗口内的监测数据的均值；将所述每个时间滑动窗口内的监测数据的均值与所述健康状态下待测桥梁的监测数据的均值的安全阈值进行对比，得到待测桥梁异常状态检测结果。2.根据权利要求1所述的一种桥梁异常状态检测方法，其特征在于，获取待测桥梁的传感器实时数据，构建桥梁实时监测数据的时空分布矩阵的过程，具体如下：采用在待测桥梁的不同位置处预设挠度传感器，每经过一个采样间隔τ进行一次采样得到一组挠度传感器的实时监测数据，构建得到桥梁实时监测数据的时空分布矩阵X；所述桥梁实时监测数据的时空分布矩阵X为：其中，xi,j为第i个挠度传感器在第j时刻的实时监测数据；m为待测桥梁的不同位置处预设挠度传感器的总个数；n为每个挠度传感器的采样总数。3.根据权利要求1所述的一种桥梁异常状态检测方法，其特征在于，对所述桥梁实时监测数据的时空分布矩阵，进行数据预处理操作，得到预处理后的时空分布的实时监测数据矩阵的过程，具体如下：对所述桥梁实时监测数据的时空分布矩阵中，每一行监测数据进行遍历，判断每一行监测数据是否全部为零；若其中一行监测数据全部为零，则将对应行的监测数据从所述桥梁实时监测数据的时空分布矩阵中剔除，得到除零后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵；采用最可能值填补法，对所述除零后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵进行数据填补，得到数据填补后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵；采用小波去噪方法，对所述数据填补后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵进行降噪处理，得到降噪处理后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵；对所述降噪处理后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵进行归一化处理，得到归一化后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵；2CN115183963A权利要求书2/4页对所述归一化后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵中发生零点漂移的实时监测数据，进行修正，得到预处理后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵。4.根据权利要求3所述的一种桥梁异常状态检测方法，其特征在于，对所述归一化后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵中发生零点漂移的监测数据，进行修正，得到预处理后的桥梁实时监测数据的时空分布矩阵的过程，具体如下：获取发生零点漂移状态下的待测桥梁的历史监测数据和正常状态下待测桥梁的历史监测数据，分别计算所述发生零点漂移状态下待测桥梁的历史监测数据的斜率和均值，以及计算正常状态下待测桥梁的历史监测数据的斜率和均值；根据所述发生零点漂移状态下待测桥梁的历史监测数据的斜率和均值，得到待测桥梁的监测数据是否发生零点漂移的斜率阈值和方差阈值；利用时间滑动窗口，对所述归一化后的桥梁实时监测