本發(fā)明創(chuàng)造涉及橋梁結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的橋梁結(jié)構(gòu)可靠性評定系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性是指在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，橋梁結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的能力。橋梁結(jié)構(gòu)在初始缺陷、自然環(huán)境、過度超載以及材料內(nèi)部缺陷等因素的協(xié)同作用下，在材料層面、構(gòu)件層面和結(jié)構(gòu)層面上出現(xiàn)了不同程度的損傷，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性降低，進(jìn)而出現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)突然塌陷、傾覆等重大安全事故。因此，準(zhǔn)確的評估在役橋梁結(jié)構(gòu)的可靠度，保證結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)的安全性已逐漸成為國內(nèi)外廣大學(xué)者關(guān)注與研究的熱點(diǎn)問題之一。目前橋梁結(jié)構(gòu)評價研究仍處于起步階段，評價方法的可操作性差。對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)際評價時，智能化水平較低，手工計(jì)算難度較大，計(jì)算過程較為復(fù)雜。此外，評價過程中主觀賦權(quán)存在一定的缺陷，評價客觀性不夠。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的橋梁結(jié)構(gòu)可靠性評定系統(tǒng)。本發(fā)明創(chuàng)造的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的橋梁結(jié)構(gòu)可靠性評定系統(tǒng)，包括橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測子系統(tǒng)和橋梁結(jié)構(gòu)可靠性評定子系統(tǒng)，所述橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測子系統(tǒng)用于對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測，包括多個橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、設(shè)置在各個橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點(diǎn)上的多個橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組、與多個所述橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點(diǎn)均相接的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測匯聚節(jié)點(diǎn)、與橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測匯聚節(jié)點(diǎn)相接的網(wǎng)關(guān)，所述各監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的傳感器組獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過匯聚節(jié)點(diǎn)傳到網(wǎng)關(guān)，所述橋梁結(jié)構(gòu)可靠性評定子系統(tǒng)用于對橋梁結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行評定，所述橋梁結(jié)構(gòu)可靠性評定子系統(tǒng)與網(wǎng)關(guān)通過移動網(wǎng)絡(luò)無線連接。本發(fā)明的有益效果為：設(shè)計(jì)合理，智能化程度高，運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性高，能對橋梁結(jié)構(gòu)可靠性做出及時并且準(zhǔn)確的評定。附圖說明利用附圖對發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明創(chuàng)造的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記：橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測子系統(tǒng)1、橋梁結(jié)構(gòu)可靠性評定子系統(tǒng)2。具體實(shí)施方式結(jié)合以下實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參見圖1，本實(shí)施例的一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的橋梁結(jié)構(gòu)可靠性評定系統(tǒng)，包括橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測子系統(tǒng)1和橋梁結(jié)構(gòu)可靠性評定子系統(tǒng)2，所述橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測子系統(tǒng)1用于對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測，包括多個橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、設(shè)置在各個橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點(diǎn)上的多個橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組、與多個所述橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點(diǎn)均相接的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測匯聚節(jié)點(diǎn)、與橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測匯聚節(jié)點(diǎn)相接的網(wǎng)關(guān)，所述各監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的傳感器組獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過匯聚節(jié)點(diǎn)傳到網(wǎng)關(guān)，所述橋梁結(jié)構(gòu)可靠性評定子系統(tǒng)2用于對橋梁結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行評定，所述橋梁結(jié)構(gòu)可靠性評定子系統(tǒng)2與網(wǎng)關(guān)通過移動網(wǎng)絡(luò)無線連接。本實(shí)施例設(shè)計(jì)合理，智能化程度高，運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性高，能對橋梁結(jié)構(gòu)可靠性做出及時并且準(zhǔn)確的評定。優(yōu)選的，所述橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組包括應(yīng)力傳感器、撓度傳感器、裂縫檢測傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器和位移傳感器。本優(yōu)選實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了橋梁結(jié)構(gòu)的全面監(jiān)測。優(yōu)選的，所述橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點(diǎn)包括給各用電模塊供電的電源模塊、用于連接橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組的傳感器接口電路模塊、與傳感器接口電路模塊相接并用于將橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組中各傳感器所輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換電路模塊。本優(yōu)選實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了橋梁結(jié)構(gòu)可持續(xù)監(jiān)測。優(yōu)選的，所述橋梁結(jié)構(gòu)可靠性評定子系統(tǒng)包括指標(biāo)建立模塊、權(quán)重確定模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、分類模塊和綜合評價模塊；(1)所述指標(biāo)建立模塊，用于建立橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)評價指標(biāo)；設(shè)橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)評價指標(biāo)個數(shù)為b，待評價橋梁個數(shù)為a，對于任一指標(biāo)j(j＝1,2,…,b)，待評價橋梁xi(i＝1,2,…,a)在j上的監(jiān)測值為xij，待評價橋梁xi的第j項(xiàng)指標(biāo)的評價值為EUij；(2)權(quán)重確定模塊，用于根據(jù)各指標(biāo)值所包含的信息量的大小確定各指標(biāo)在判斷待評價橋梁風(fēng)險(xiǎn)情況中的權(quán)重，具體包括：a、對評價值EUij進(jìn)行歸一化處理，采用下式對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理：b、利用歸一化后的數(shù)據(jù)計(jì)算指標(biāo)j的熵值，具體為：c、根據(jù)指標(biāo)j的熵值，計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重：其中，BEj為指標(biāo)j的熵值，HUj為第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。(3)數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具體包括：a、對待評價橋梁的評價指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，采用下式對待評價橋梁xi的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理：式中，OZij為待評價橋梁xi各指標(biāo)歸一化后的值，b、對歸一化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到指標(biāo)加權(quán)歸一化值，具體為：yij＝HUjOZij(4)分類模塊，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)對待評價橋梁所屬風(fēng)險(xiǎn)類別進(jìn)行劃分，從而確定待評價橋梁風(fēng)險(xiǎn)狀況；(5)綜合評價模塊，通過建立風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)對橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)情況進(jìn)行綜合評價，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為：其中，dik為待評價橋梁xi屬于Lk的隸屬性，βk為根據(jù)Lk類風(fēng)險(xiǎn)狀況對待評價橋梁的總體安全的影響程度制定的權(quán)重。本優(yōu)選實(shí)施例通過計(jì)算各橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重，能夠消除人為主觀因素的干擾，使評價結(jié)果更客觀合理；通過對橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，將橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)限制在一定的范圍內(nèi)，方便后續(xù)對橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；對各個橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，解決了不同指標(biāo)對橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)的影響程度不同的問題；通過建立風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，能夠全面的表現(xiàn)每個待評價橋梁的風(fēng)險(xiǎn)情況，此外，根據(jù)評分結(jié)果判定待評價橋梁的橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)情況，以此對待評價橋梁采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。優(yōu)選地，所述分類模塊包括初始分類單元、分類修正單元和分類確定單元。所述初始分類單元用于將待評價橋梁劃分為C個不同的類，對于待評價橋梁xi，采用下式求取初始分類值PJ：設(shè)k(k＝1,2,…,C)是與PJ最接近的整數(shù)，則將待評價橋梁xi劃分為Lk類，根據(jù)初始分類結(jié)果得到各類初始分類中心；Lk的初始類中心向量為：zk0＝(zk10,zk20,…,zkb0)T，C個初始類中心的質(zhì)心為：所述分類修正單元用于對待評價橋梁的初始分類進(jìn)修正，主要包括：a、對待評價橋梁xi與Lk類進(jìn)行相似性度量，定義相似性函數(shù)RUik：式中，ZXj0為權(quán)重系數(shù)，ZXj0越大，表明指標(biāo)j對于待評價橋梁xi分類的貢獻(xiàn)越大，ZXj0采用下式計(jì)算：式中，RUik越小，表示相似性越強(qiáng)；b、根據(jù)相似性函數(shù)，定義待評價橋梁xi與Lk類的隸屬性函數(shù)式中，越大，表示隸屬性越強(qiáng)；根據(jù)隸屬性函數(shù)，得到Lk類修正后的類中心zk1：式中，yi＝(yi1,yi2,…,yib)，計(jì)算各分類新的類中心，經(jīng)過多次迭代，輸出最終的類中心并輸出待評價橋梁xi屬于Lk類的最終隸屬性dik＝d(xi∈Lk)；所述分類確定單元用于根據(jù)計(jì)算所得的隸屬性確定待評價橋梁的橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)情況，采用下式進(jìn)行計(jì)算：當(dāng)則確定待評價橋梁xi屬于Lk類，σ為置信度。本實(shí)施例通過對待評價橋梁橋梁結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)狀況進(jìn)行分類，確定其屬于各類風(fēng)險(xiǎn)狀況的隸屬性，可以將待評價橋梁橋梁結(jié)構(gòu)變化的不確定性問題轉(zhuǎn)化為相對確定性的問題；通過對初始分類情況進(jìn)行修正，能夠獲取更為準(zhǔn)確的分類狀況，保證分類結(jié)果的一致性；通過計(jì)算得到的待評價橋梁屬于各類風(fēng)險(xiǎn)狀況的隸屬性確定待評價橋梁的風(fēng)險(xiǎn)情況。采用本發(fā)明橋梁結(jié)構(gòu)可靠性評定系統(tǒng)對橋梁進(jìn)行了評價，并對其一年來橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，相比未采用本發(fā)明，產(chǎn)生的有益效果如下表所示：待評價橋梁數(shù)量橋梁結(jié)構(gòu)評定準(zhǔn)確率提高橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)降低6060％50％7058％47％8059％49％9061％52％10062％54％最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3