一種基于實時數據處理技術的橋梁主梁線性評估方法技術

本發明專利技術涉及一種基于實時數據處理技術的橋梁主梁線性評估方法，與現有技術相比解決了無法對橋梁主梁進行線性評估的缺陷。本發明專利技術包括以下步驟：定義評估策略；撓動原始數據的獲取；撓動數據的過濾；基準值的計算；評估出主梁的健康特征指標。本發明專利技術能夠使橋梁監測人員快速判斷當前橋梁整體健康狀況和定位數據異常點。

【技術實現步驟摘要】
一種基于實時數據處理技術的橋梁主梁線性評估方法
本專利技術涉及大數據處理
，具體來說是一種基于實時數據處理技術的橋梁主梁線性評估方法。
技術介紹
近年來隨著計算機技術、通信技術、嵌入式傳感器等技術的不斷發展，利用計算機系統進行自動健康監測已經成為橋梁監測所采取主要方法。橋梁主梁線形評估是反映橋梁安全性的一個重要指標，通過對橋梁主梁的線形監測，不僅能直接反應橋梁在運營狀態下主梁撓度是否超出危險范圍及主梁整體的工作狀況，還可以觀察主梁線形的長期變化規律，因此橋梁主梁線性評估對于橋梁承載能力檢測和橋梁的防震減災有著重要的意義。目前對于橋梁主梁線形評估理論的研究還處在探索階段，國內暫無統一的評估方法，對于橋梁主梁線形評估的方法仍停留在監測主梁撓度原始數據是否超出危險閾值的層面上，沒有對數據進行標準化評估。那么如何利用大數據處理技術，將主梁撓度的原始數據進行整合，使得數據評估標準化、達到高評估效率已經成為需解決的技術問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決現有技術中無法對橋梁主梁進行線性評估的缺陷，提供一種基于實時數據處理技術的橋梁主梁線性評估方法來解決上述問題。為了實現上述目的，本專利技術的技術方案如下：一種基于實時數據處理技術的橋梁主梁線性評估方法，包括以下步驟：定義評估策略，定義主梁撓度數據的異常值范圍和基準值時間范圍；撓動原始數據的獲取，實時讀取安裝在主梁上i個傳感器獲取的撓度原始數據，并以數組形式存至內存中，數組定義為rawdatai{{id0,time,value}…{idn,time,value}}；撓動數據的過濾，基于評估策略對撓動原始數據進行分類，將rawdatai數組分為refdatai基準值數組和candatai待評估數組；基準值的計算，通過refdatai基準值數組計算出基準均值ai0、基準方差值bi0、基準位移值di0、基準數值序列L0；評估出主梁的健康特征指標，根據待評估數據計算出均值變化系數、方差變化系數、最大方差變化系數、最大位移變化系數、平順性系數和曲率變化系數。所述的撓動數據的過濾包括以下步驟：設定refdatai基準值數組和candatai待評估數組，refdatai基準值數組定義為refdatai{{id0,time,value}…{idn,time,value}}，candatai待評估數組定義為candatai{{id0,time,value}…{idn,time,value}}；以主梁撓度數據的異常值范圍為基準，對rawdatai數組中的屬性值value進行過濾，將處于異常值范圍內的數組丟棄、不處于異常值范圍內的數組保留在rawdatai數組中；以主梁撓度數據的基準值時間范圍為基準，對rawdatai數組中的屬性值time進行過濾，將處于基準值時間范圍內的數組分入refdatai基準值數組、不處于基準值時間范圍內的數組分入candatai待評估數組。所述的基準值的計算包括以下步驟：計算基準均值ai0，計算方法如下：其中，i為測點數；refdatain為第i測點第n個實測值；計算基準方差值bi0，計算方法如下：其中，i為測點數；refdataij為第i測點第j個實測值；計算基準位移值di0，計算方法如下：；其中，i為測點數；refdatain為第i測點第n個實測值；計算位移監測數據基準數值序列為L0，計算方法如下：L0＝{a00，a10，……，ai0}，其中，a00為第一個測點的基準均值，ai0為第i個測點的基準均值。所述的評估出主梁的健康特征指標包括以下步驟：計算均值變化系數，計算沿主梁分布的撓度監測點的數據均值變化情況，定義均值變化系數為Δa，其計算公式如下：式中，Δa為撓度測點均值變化系數、n為測點數、candatai為第i測點實測均值、ai0為基準均值；計算方差變化系數，計算沿主梁分布的撓度監測點的數據整體撓度方差變化，定義方差變化系數為Δb,其計算公式如下式所示。其中，Δb為撓度測點方差變化系數、bi為第i測點實測方差、bi0為基準方差值；計算最大方差變化系數，定義最大方差變化系數為Δc，其計算公式如下：其中，Δc為最大方差變化系數、bi為第i測點實測方差、bi0為基準方差值；計算最大位移變化系數，定義最大位移變化系數為Δd，其計算公式如下：其中，Δd為最大位移變化系數、di為第i測點實測位移、di0為基準位移值；計算平順性系數定義各監測點第j次待評估數據序列為Lj,Lj＝{candataj(1)，candataj(2)，candataj(3)，……，candataj(i)}其中，candataj(1)為第一個測點的第j個實測值，candataj(i)為第i個測點的第j個實測值；定義關聯度系數為pj,其計算公式如下式所示：式中，k＝1,2,3…,i-1，其中，L0(k+1)為基準數值序列第k+1值，L0(k)為基準數值序列第k值，Lj(k+1)為待評估數據序列第k+1值，Lj(k)為待評估數據序列第k值；將關聯度系數做歸一化處理，取pj平均值作為平順性系數，定義平順性系數為其計算公式如下式所示：其中，j為采樣點數，pj為第j采樣點對應的向量所求得的關聯度系數,為平順性系數；計算曲率變化系數，通過基準值數據獲得基準撓度變形曲率為si0，定義待評估數據撓度變形曲率為si，其計算公式如下：式中，si為第i個測點的變形曲率，di+1、di、di-1分別為第i+1測點、i測點、i-1測點的撓度變形值，Δx為相鄰2個測點之間的距離；將撓度變形曲率做歸一化處理，取其向量的差值平均值作為曲率變化系數，定義曲率變化系數為Δs,其計算公式如下：式中，Δs為n個測點的曲率變化系數，si和si0分別為第i測點變形曲率的實測值和基準值，n為測點數量。還包括計算健康狀況評分步驟，基于評分細則和權重表對數據進行評分，其具體步驟如下：定義健康狀況評分為F；計算定義健康狀況評分F，其公式如下：其中，F為線形評估總的分值，滿分為100分，S(Δa)為均值變化系數評分值，wa為均值變化系數權重，S(Δb)為方差變化系數評分值，wb為方差變化系數權重，S(Δc)為最大方差變化系數評分值，wc為最大方差變化系數權重，S為平順性系數評分值，wp為平順性系數權重，S(Δs)為曲率變化系數評分值，ws為曲率變化系數權重。有益效果本專利技術的一種基于實時數據處理技術的橋梁主梁線性評估方法，與現有技術相比能夠使橋梁監測人員快速判斷當前橋梁整體健康狀況和定位數據異常點。該方法使得橋梁監測數據具有標準化和評估效率高的特點，提高了系統的魯棒性和易用性，具有較高的工程應用價值。附圖說明圖1為本專利技術的方法流程圖。具體實施方式為使對本專利技術的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下：如圖1所示，本專利技術所述的一種基于實時數據處理技術的橋梁主梁線性評估方法，包括以下步驟：第一步，定義評估策略。定義主梁撓度數據的異常值范圍和基準值時間范圍。由于主梁撓度數據依賴傳感器實時監測，而傳感器屬于電子設備，會有概率出現異常數據。為了保證評估的正確性和魯棒性，需要定義異常值范圍，從而保證系統不抽取異常值數據進入評估過程。由于在實際應用中，公路網級橋梁沒有固定的封閉時間，所以需要確定本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于實時數據處理技術的橋梁主梁線性評估方法，其特征在于，包括以下步驟：11)定義評估策略，定義主梁撓度數據的異常值范圍和基準值時間范圍；12)撓動原始數據的獲取，實時讀取安裝在主梁上i個傳感器獲取的撓度原始數據，并以數組形式存至內存中，數組定義為rawdata

【技術特征摘要】
1.一種基于實時數據處理技術的橋梁主梁線性評估方法，其特征在于，包括以下步驟：11)定義評估策略，定義主梁撓度數據的異常值范圍和基準值時間范圍；12)撓動原始數據的獲取，實時讀取安裝在主梁上i個傳感器獲取的撓度原始數據，并以數組形式存至內存中，數組定義為rawdatai{{id0,time,value}…{idn,time,value}}；13)撓動數據的過濾，基于評估策略對撓動原始數據進行分類，將rawdatai數組分為refdatai基準值數組和candatai待評估數組；14)基準值的計算，通過refdatai基準值數組計算出基準均值ai0、基準方差值bi0、基準位移值di0、基準數值序列L0；15)評估出主梁的健康特征指標，根據待評估數據計算出均值變化系數、方差變化系數、最大方差變化系數、最大位移變化系數、平順性系數和曲率變化系數。2.根據權利要求1所述的一種基于實時數據處理技術的橋梁主梁線性評估方法，其特征在于，所述的撓動數據的過濾包括以下步驟：21)設定refdatai基準值數組和candatai待評估數組，refdatai基準值數組定義為refdatai{{id0,time,value}…{idn,time,value}}，candatai待評估數組定義為candatai{{id0,time,value}…{idn,time,value}}；22)以主梁撓度數據的異常值范圍為基準，對rawdatai數組中的屬性值value進行過濾，將處于異常值范圍內的數組丟棄、不處于異常值范圍內的數組保留在rawdatai數組中；23)以主梁撓度數據的基準值時間范圍為基準，對rawdatai數組中的屬性值time進行過濾，將處于基準值時間范圍內的數組分入refdatai基準值數組、不處于基準值時間范圍內的數組分入candatai待評估數組。3.根據權利要求1所述的一種基于實時數據處理技術的橋梁主梁線性評估方法，其特征在于，所述的基準值的計算包括以下步驟：31)計算基準均值ai0，計算方法如下：其中，i為測點數；refdatain為第i測點第n個實測值；32)計算基準方差值bi0，計算方法如下：其中，i為測點數；refdataij為第i測點第j個實測值；33)計算基準位移值di0，計算方法如下：；其中，i為測點數；refdatain為第i測點第n個實測值；34)計算位移監測數據基準數值序列為L0，計算方法如下：L0＝{a00，a10，……，ai0}，其中，a00為第一個測點的基準均值，ai0為第i個測點的基準均值。4.根據權利要求1所述的一種基于實時數據處理技術的橋梁主梁線性評估方法，其特征在于，所述的評估出主梁的健康特征指標包括以下步驟：51)計算均值變化系數，計算沿主梁分布的撓度監測點的數據均值...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫浪，李曉潔，劉勝軍，
申請(專利權)人：合肥城市云數據中心股份有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽,34