橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)修復(fù)與可視化方法研究.pdf

1、橋梁是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石,而為橋梁安全穩(wěn)定運(yùn)營保駕護(hù)航的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)也越來越為人們所重視，該領(lǐng)域因此有了長足的發(fā)展。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測橋梁自身狀況，及時發(fā)現(xiàn)不安全因素并定量分析，可以有效應(yīng)對地震等突發(fā)事件，更為深遠(yuǎn)的意義在于改進(jìn)設(shè)計方法規(guī)范等，促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展。前述橋梁健康監(jiān)測的意義都是建立在系統(tǒng)所取得的數(shù)據(jù)是真實(shí)有效的基礎(chǔ)之上的，但是在實(shí)際應(yīng)用中因?yàn)楦鞣N人為非人為因素的干擾，監(jiān)測系統(tǒng)會得到數(shù)目難以忽略的異常數(shù)據(jù)。此外，目前監(jiān)

2、測數(shù)據(jù)的分析顯示大都為二維圖表，效果不佳。針對上述問題，本文主要做了以下一些工作：
　　1.針對橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)中存在的異常數(shù)據(jù)問題，本文先采用時間序列分析對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測以恢復(fù)正常數(shù)據(jù)，得到的結(jié)果誤差為13.76％，次于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到的結(jié)果（誤差為7.74%）。在此基礎(chǔ)上本文采用基于時間序列分析的卡爾曼濾波對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，該方案的創(chuàng)新點(diǎn)在于結(jié)合了時間序列分析和卡爾曼濾波的優(yōu)點(diǎn)。得到的結(jié)果誤差為5.13%，優(yōu)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

3、，且時間復(fù)雜度僅為O(n)。由于監(jiān)測信號存在強(qiáng)相關(guān)信號，本文又提出了基于改進(jìn)灰色斜率相關(guān)度模型的相關(guān)度法修復(fù)監(jiān)測信號，誤差為3.57%，優(yōu)于基于時間序列分析的卡爾曼濾波法。
　　2.針對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析顯示大都為二維圖表，效果不佳的問題，本文提出了先插值再可視化的方法。本文先采用同類插值法中性能較為優(yōu)良的克里金插值法進(jìn)行插值以得到未布置傳感器位置的橋梁健康監(jiān)測參數(shù)值。將所有參數(shù)值按大小與顏色相對應(yīng)，用VRML將監(jiān)測參數(shù)以彩色三維圖顯