【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及橋梁監測領域，具體是一種基于lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置及監測方法。
技術介紹
1、橋梁健康監測的基本內涵即是通過對橋梁結構狀況的監控與評估，為橋梁在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況異常嚴重時發出預警信號，為橋梁的維護維修和管理決策提供依據與指導。
2、對于混凝土梁橋，跨中下撓是一種常見的病害，其對大跨徑預應力混凝土箱梁橋的構造安全已構成很大的危害；傳統的橋梁監測在很大程度上依賴于管理者和技術人員的經驗，缺乏科學系統的方法，往往對橋梁特別是大型橋梁的狀況缺乏全面的把握和了解，信息得不到及時反饋；另外，目前逐漸興起的智能化橋梁監測設備價格昂貴，不便于推廣。
技術實現思路
1、對于現有技術中存在的上述的問題，本專利技術的目的在于提供一種基于lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種基于lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置，包括監測裝置和分析裝置；所述監測裝置與所述分析裝置之間通過無線信號連接，所述監測裝置由傾角儀、數據采集器、信號發射器組成，傾角儀設置于箱梁底板底面，數據采集器放置于箱梁內部，傾角儀與數據采集器之間通過無線信號連接，數據采集器內部設置有信號發射器，信號發射器與數據采集器之間電性連接；
4、所述分析裝置由信號接收器、a/d轉換器、計算機組成，信號接收器與所述a/d轉換器之間電性連接，a/d轉
5、計算機內部設有數據處理模塊和驗證模塊；數據處理模塊用于對每次測量采集的數據進行預處理，驗證模塊用于對計算得到的橋梁撓度的數據進行驗證。
6、作為本專利技術進一步的方案：所述信號接收器與信號發射器之間通過無線信號連接。
7、作為本專利技術進一步的方案：所述傾角儀采用無線傾角傳感。
8、作為本專利技術進一步的方案：所述傾角儀通過環氧樹脂等間距黏貼于橋梁主跨所述箱梁底板中心線底面。
9、作為本專利技術進一步的方案：所述傾角儀通設有多組。
10、一種基于lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置的監測方法，其特征在于，其方法步驟如下：
11、s1：安裝監測裝置；
12、將多個傾角儀3通過環氧樹脂黏貼于箱梁9底板中心線底面，并將其與數據采集器4之間通過無線信號連接；校準傳感器，確保監測設備和傳感器的準確性和穩定性；
13、s2：監測裝置數據采集；
14、利用數據采集器4對傾角儀3角度數據進行采集；
15、s3：采集數據的預處理，數據處理模塊11用于對每次測量采集的數據進行預處理，排除其中誤差太大的數據；
16、s4：撓度曲線擬合；
17、根據傾角儀3測得箱梁底板底面變形后角度，得到橋梁撓度曲線為qn(x)；利用lagrange插值法得到橋梁變形擬合曲線，計算得到變形后的曲線函數pn(x)，
18、s5：求橋梁撓度；
19、將變形后的曲線函數pn(x)與變形前的已知曲線函數qn(x)做差，即可以得到橋梁撓度wn(x)＝qn(x)-pn(x)；
20、s6：橋梁撓度數據的驗證；對計算得到的橋梁撓度進行數據的驗證。
21、作為本專利技術進一步的方案：所述步驟s3具體為
22、1)數據清洗：要進行數據清洗，檢查數據的完整性和準確性；排除那些明顯錯誤或異常的數據，明顯錯誤或異常的數據包括超出合理范圍的數值；
23、2)異常值檢測：利用統計方法來檢測異常值，將明顯偏離正常范圍的數據排除；統計方法包括箱線圖、z-score方法；
24、3)重復數據：檢查數據集中存在的重復數據，排除器重復數據。
25、作為本專利技術進一步的方案：所述步驟s4中，利用lagrange插值法得到橋梁變形擬合曲線的具體方法為：橋梁撓度曲線為qn(x)，利用傾角儀3將橋梁主跨劃分為n-1個l長度的小節塊，通過數據采集器4得到n個傾角儀的角度，通過三角函數關系換算成該位置處切線斜率(x1,f(x1))······(xn,f(xn))，利用lagrange插值法來近似變形后曲線函數pn(x1)，則有：
26、尋找插值基函數l1(x),l2(x),,,ln(x),使得pn(x)＝c1l1(x)+c2l2(x)+···+cnln(x)，滿足pn(x1)＝f(x1),pn(x2)＝f(x2),,,pn(xn)＝f(xn)；
27、假設曲線函數為pn(x)＝b1+b2x+b3x2+···+bnxn,由lagrange差值公式得
28、
29、然后對曲線函數pn(x)進行積分得到pn(x)＝∫pn(x)dx+c，把邊界條件代入
30、pn(0)＝δ1，即求得橋梁變形后的曲線函數pn(x)，其中δ1為x＝0位置處的沉降值。
31、作為本專利技術進一步的方案：所述步驟s6具體為
32、1)比對歷史數據：將當前的監測數據與歷史數據進行比對，查看數據之間的一致性和趨勢是否符合預期；
33、2)與其他監測數據對比：將橋梁撓度監測數據與其他相關監測數據進行對比，其他相關監測數據包括位移監測、應變監測，驗證數據的一致性和可信度；
34、3)現場檢查：定期進行現場檢查，觀察橋梁的實際情況是否與監測數據相符；
35、4)結構分析：通過結構分析軟件對監測數據進行分析，驗證監測數據是否符合結構的力學特性和行為；
36、5)振動特性分析：對橋梁進行振動特性分析，比對監測數據與理論計算值，以驗證監測數據的準確性；
37、6)異常數據處理：及時處理監測數據中的異常值或錯誤數據，確保數據的純凈性和可靠性。
38、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
39、本專利技術通過無線傾角儀測量箱梁底板底面變形所引起的角度變化；根據無線傾角儀測得的角度利用lagrange插值法得到橋梁變形擬合曲線，即可獲得橋梁的撓度值；可以遠程實時無線接受傾角儀測得數據，減少工作人員體力勞動，不必依賴于管理者和技術人員的經驗，減少監測的誤差等，保證科學的監測，能對對橋梁特別是大型橋梁的狀況進行全面的把握和了解，信息可以得到及時反饋，提高工作的效率和效果，同時監測設備成本低廉，便于推廣。
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1.一種基于Lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置，其特征在于，包括監測裝置(1)和分析裝置(2)；所述監測裝置(1)與分析裝置(2)之間通過無線信號連接，所述監測裝置(1)由傾角儀(3)、數據采集器(4)、信號發射器(5)組成，傾角儀(3)設置于箱梁(9)底板底面，數據采集器(4)放置于箱梁(9)內部，傾角儀(3)與數據采集器(4)之間通過無線信號連接，數據采集器(4)內部設置有信號發射器(5)，信號發射器(5)與數據采集器(4)之間電性連接；
2.根據權利要求1所述的一種基于Lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置，其特征在于，所述信號接收器(6)與信號發射器(5)之間通過無線信號連接。
3.根據權利要求2所述的一種基于Lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置，其特征在于，所述傾角儀(3)采用無線傾角傳感。
4.根據權利要求3所述的一種基于Lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置，其特征在于，所述傾角儀(3)通過環氧樹脂等間距黏貼于橋梁主跨箱梁(9)底板中心線底面。
5.根據權利要求4所述的一種基于Lagran
6.權利要求1-5任一一項所述的一種基于Lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置的監測方法，其特征在于，其方法步驟如下：
7.根據權利要求6所述的一種基于Lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置的的監測方法，其特征在于，所述步驟S3具體為
8.根據權利要求7所述的一種基于Lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置的的監測方法，其特征在于，所述步驟3中，利用Lagrange插值法得到橋梁變形擬合曲線的具體方法為：橋梁撓度曲線為Qn(x)，利用傾角儀3將橋梁主跨劃分為n-1個L長度的小節塊，通過數據采集器4得到n個傾角儀的角度，通過三角函數關系換算成該位置處切線斜率(x1,f(x1))······(xn,f(xn))，利用Lagrange插值法來近似變形后曲線函數pn(x1)，則有：
9.根據權利要求8所述的一種基于Lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置的的監測方法，其特征在于，所述步驟S6具體為
...【技術特征摘要】
1.一種基于lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置，其特征在于，包括監測裝置(1)和分析裝置(2)；所述監測裝置(1)與分析裝置(2)之間通過無線信號連接，所述監測裝置(1)由傾角儀(3)、數據采集器(4)、信號發射器(5)組成，傾角儀(3)設置于箱梁(9)底板底面，數據采集器(4)放置于箱梁(9)內部，傾角儀(3)與數據采集器(4)之間通過無線信號連接，數據采集器(4)內部設置有信號發射器(5)，信號發射器(5)與數據采集器(4)之間電性連接；
2.根據權利要求1所述的一種基于lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置，其特征在于，所述信號接收器(6)與信號發射器(5)之間通過無線信號連接。
3.根據權利要求2所述的一種基于lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置，其特征在于，所述傾角儀(3)采用無線傾角傳感。
4.根據權利要求3所述的一種基于lagrange插值法的橋梁撓度無線監測裝置，其特征在于，所述傾角儀(3)通過環氧樹脂等間距黏貼于橋梁主跨箱梁(9)底板中心線底面。
5.根據權利要求4所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李子兵，張楠，趙勇，沈陽超，靳洪波，谷豐文，
申請(專利權)人：安徽省高速公路試驗檢測科研中心有限公司，
類型：發明
國別省市：
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