【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及數據傳輸，尤其涉及一種基于深度計算的橋梁振動響應預測方法及系統。
技術介紹
1、通過預測目標橋梁的振動響應，可以確保在各種交通和環境條件下目標橋梁的安全穩定，但是由于目標橋梁通常架構在河流、山谷之中，故而當采集到目標橋梁的振動響應數據后，如何將振動響應數據傳輸至較遠的響應預測中心則顯得尤為重要。
2、目前將振動響應數據傳輸指響應預測中心主要通過傳輸基站進行無線數據傳輸實現，這種辦法雖然實現了振動響應數據的傳輸，但是傳輸基站容易出現傳輸通道擁擠、傳輸信息丟失等問題，這降低了振動響應數據的傳輸效率，降低了橋梁振動響應預測的準確性。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種基于深度計算的橋梁振動響應預測方法及系統，其主要目的在于提高振動響應數據的傳輸效率及橋梁振動響應預測的準確性。
2、為實現上述目的，本專利技術提供的一種基于深度計算的橋梁振動響應預測方法，包括：對預構建的目標橋梁進行振動數據采集，得到內部振動數據及外部激勵數據，其中，所述內部振動數據包括：橋梁振動區域集、橋梁振動頻率集及橋梁振動位移集，所述外部激勵數據包括：橋梁實時載荷、橋梁環境風速及橋梁環境震級；根據所述內部振動數據及外部激勵數據生成基站連接指令，將所述基站連接指令分發至預構建的傳輸基站集，得到響應指令集；根據所述響應指令集及傳輸基站集，進行基站連接成功確定，得到候選基站集，其中，所述候選基站集中的候選基站數與響應指令集中的響應指令數相同；獲取所述內部振動數據及外部激勵數據的振動數據
3、可選地，所述對預構建的目標橋梁進行振動數據采集，得到內部振動數據及外部激勵數據，包括：對所述目標橋梁進行重要區域劃定，得到橋梁振動區域集，啟動所述橋梁振動區域集中每個橋梁振動區域的預構建的多個頻率檢測計及多個位移檢測計，得到測量區域集；在所述測量區域集中依次提取測量區域，利用所述多個頻率檢測計及多個位移檢測計，對所述測量區域進行振動響應檢測，得到原始振動頻率組及原始振動位移組；利用預設的min-max歸一法，分別對原始振動頻率組及原始振動位移組進行數據歸一化操作，得到歸一振動頻率組及歸一振動位移組；對所述歸一振動頻率組及歸一振動位移組分別進行極值提取及頻次提取，得到區域振動頻率組及區域振動位移組，其中，所述區域振動頻率組包括：最大振動頻率、最小振動頻率及眾位振動頻率，所述區域振動位移組包括：最大振動位移、最小振動位移及眾位振動位移；分別匯總所述區域振動頻率組及區域振動位移組，得到橋梁振動頻率集及橋梁振動位移集；測量當前目標橋梁的實時載荷，得到橋梁實時載荷，獲取當前的橋梁環境風速及橋梁環境震級。
4、可選地，所述根據所述響應指令集及傳輸基站集，進行基站連接成功確定，得到候選基站集，包括：獲取接受頻率范圍及拒絕頻率范圍；在所述響應指令集中依次提取響應指令，識別所述響應指令的指令信號頻率，判斷所述指令信號頻率是否在接受頻率范圍內；若所述指令信號頻率在接受頻率范圍內，則將所述響應指令記為接受連接指令，在所述傳輸基站集中識別所述接受連接指令對應的候選基站；若所述指令信號頻率不在接受頻率范圍內，則判斷所述指令信號頻率是否在拒絕頻率范圍內；若所述指令信號頻率不在拒絕頻率范圍內，則將所述響應指令記為異常連接指令，在所述傳輸基站集中識別所述異常連接指令對應的未響應基站；識別所述未響應基站的連接請求次數，判斷所述連接請求次數是否大于預設的標準請求次數；若所述連接請求次數不大于標準請求次數，則將所述未響應基站記為二次請求基站；匯總所述二次請求基站，得到二次請求基站集，對所述二次請求基站集中每個二次請求基站進行基站連接指令重新分發，得到二次響應指令集；利用所述二次響應指令集對所述響應指令集進行更新，并返回所述在所述響應指令集中依次提取響應指令的步驟；匯總所述候選基站，得到候選基站集。
5、可選地，所述根據所述振動數據流量，進行完備數據傳輸基站計算，得到工作基站數，包括：獲取所述候選基站的單個傳輸失敗率及額定傳輸流量，設定傳輸所述振動數據流量的總體成功率；識別所述候選基站集與響應預測平臺之間的傳輸節點數；根據所述單個傳輸失敗率、額定傳輸流量、總體成功率及傳輸節點數，利用如下公式，計算工作基站數：
6、，其中，表示工作基站數，表示振動數據流量，表示對數函數，表示總體成功率，表示額定傳輸流量，表示單個傳輸失敗率，k表示傳輸節點數，表示向上取整符號。
7、可選地，所述對所述候選基站集進行數據流量傳輸分配，得到分配速度集及分配流量集，包括：設定監測傳輸時長，對所述候選基站集中每個候選基站均執行以下操作：基于所述監測傳輸時長，獲取候選基站的總體信號往返時長及信號往返次數，根據所述總體信號往返時長、信號往返次數、監測傳輸時長及預設的環境擾動因子，計算信號往返時長，其中，所述信號往返時長表示為：
8、，其中，表示信號往返時長，表示監測傳輸時長，表示環境擾動因子，表示總體信號往返時長，表示信號往返次數；統計在所述監測傳輸時長內所述候選基站的監測傳輸流量；分別匯總所述信號往返時長及監測傳輸流量，得到信號往返時長集及監測傳輸流量集；根據所述信號往返時長集及監測傳輸流量集，進行流量速度分配，得到分配速度集，根據所述分配速度集，對候選基站集中每個候選基站進行流量分配，得到分配流量集。
9、可選地，所述基于所述監測傳輸時長，獲取候選基站的總體信號往返時長及信號往返次數，包括：設定監測開始時刻及初始往返次數；基于所述監測開始時刻，確定響應預測平臺完成流量信號接收的監測結束時刻；計算所述監測結束時刻及監測開始時刻的單次監測時長，根據所述單次監測時長、預設的初始監測時長及初始準備時長，計算累積監測時長，其中，所述單次監測時長及累積監測時長分別表示為：
10、，其中，表示單次監測時長，表示監測結束時刻，表示監測開始時刻，表示累積監測時長，表示初始監測時長，表示初始準備時長；判斷所述累積監測時長是否小于監測傳輸時長；若累積監測時長小于監測傳輸時長，則根據所述初始往返次數，計算目標往返次數，其中，所述目標往返次數表示為：
11、，其中，表示目標往返次數，表示初始往返次數；基于監測結束時刻，確定所述候選基站的后位開始時刻，計算所述后位開始時刻及監測結束時刻的傳輸準備時長，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于深度計算的橋梁振動響應預測方法，其特征在于，所述方法包括：對預構建的目標橋梁進行振動數據采集，得到內部振動數據及外部激勵數據，其中，所述內部振動數據包括：橋梁振動區域集、橋梁振動頻率集及橋梁振動位移集，所述外部激勵數據包括：橋梁實時載荷、橋梁環境風速及橋梁環境震級；根據所述內部振動數據及外部激勵數據生成基站連接指令，將所述基站連接指令分發至預構建的傳輸基站集，得到響應指令集；根據所述響應指令集及傳輸基站集，進行基站連接成功確定，得到候選基站集，其中，所述候選基站集中的候選基站數與響應指令集中的響應指令數相同；獲取所述內部振動數據及外部激勵數據的振動數據流量，根據所述振動數據流量，進行完備數據傳輸基站計算，得到工作基站數；判斷所述工作基站數是否大于候選基站數；若所述工作基站數大于候選基站數，則對所述候選基站集進行數據流量傳輸分配，得到分配速度集及分配流量集，基于所述分配速度集及分配流量集，對所述候選基站集進行傳輸任務分配，得到完備基站集；若所述工作基站數不大于候選基站數，則根據所述工作基站數，在所述候選基站集中確定任務基站，得到任務基站集；利用所述完備基站集或任務基站集
2.如權利要求1所述的基于深度計算的橋梁振動響應預測方法，其特征在于，所述對預構建的目標橋梁進行振動數據采集，得到內部振動數據及外部激勵數據，包括：對所述目標橋梁進行重要區域劃定，得到橋梁振動區域集，啟動所述橋梁振動區域集中每個橋梁振動區域的預構建的多個頻率檢測計及多個位移檢測計，得到測量區域集；在所述測量區域集中依次提取測量區域，利用所述多個頻率檢測計及多個位移檢測計，對所述測量區域進行振動響應檢測，得到原始振動頻率組及原始振動位移組；利用預設的min-max歸一法，分別對原始振動頻率組及原始振動位移組進行數據歸一化操作，得到歸一振動頻率組及歸一振動位移組；對所述歸一振動頻率組及歸一振動位移組分別進行極值提取及頻次提取，得到區域振動頻率組及區域振動位移組，其中，所述區域振動頻率組包括：最大振動頻率、最小振動頻率及眾位振動頻率，所述區域振動位移組包括：最大振動位移、最小振動位移及眾位振動位移；分別匯總所述區域振動頻率組及區域振動位移組，得到橋梁振動頻率集及橋梁振動位移集；測量當前目標橋梁的實時載荷，得到橋梁實時載荷，獲取當前的橋梁環境風速及橋梁環境震級。
3.如權利要求2所述的基于深度計算的橋梁振動響應預測方法，其特征在于，所述根據所述響應指令集及傳輸基站集，進行基站連接成功確定，得到候選基站集，包括：獲取接受頻率范圍及拒絕頻率范圍；在所述響應指令集中依次提取響應指令，識別所述響應指令的指令信號頻率，判斷所述指令信號頻率是否在接受頻率范圍內；若所述指令信號頻率在接受頻率范圍內，則將所述響應指令記為接受連接指令，在所述傳輸基站集中識別所述接受連接指令對應的候選基站；若所述指令信號頻率不在接受頻率范圍內，則判斷所述指令信號頻率是否在拒絕頻率范圍內；若所述指令信號頻率不在拒絕頻率范圍內，則將所述響應指令記為異常連接指令，在所述傳輸基站集中識別所述異常連接指令對應的未響應基站；識別所述未響應基站的連接請求次數，判斷所述連接請求次數是否大于預設的標準請求次數；若所述連接請求次數不大于標準請求次數，則將所述未響應基站記為二次請求基站；匯總所述二次請求基站，得到二次請求基站集，對所述二次請求基站集中每個二次請求基站進行基站連接指令重新分發，得到二次響應指令集；利用所述二次響應指令集對所述響應指令集進行更新，并返回所述在所述響應指令集中依次提取響應指令的步驟；匯總所述候選基站，得到候選基站集。
4.如權利要求3所述的基于深度計算的橋梁振動響應預測方法，其特征在于，所述根據所述振動數據流量，進行完備數據傳輸基站計算，得到工作基站數，包括：獲取所述候選基站的單個傳輸失敗率及額定傳輸流量，設定傳輸所述振動數據流量的總體成功率；識別所述候選基站集與響應預測平臺之間的傳輸節點數；根據所述單個傳輸失敗率、額定傳輸流量、總體成功率及傳輸節點數，利用如下公式，計算工作基站數：
5.如權利要求4所述的基于深度計算的橋梁振動響應預測方法，其特征在于，所述對所述候選基站集進行數據流量傳輸分配，得到分配速度集及分配流量集，包括：設定監測傳輸時長，對所述候選基站集中每個候選基站均執行以下操作：基于所述監測傳輸時長，獲取候選基站的總體信號往返時長及信號往返次數，根據所述總體信號往返時長、信號往返次數、監測傳輸時長及預設的環境擾動因...
【技術特征摘要】
1.一種基于深度計算的橋梁振動響應預測方法，其特征在于，所述方法包括：對預構建的目標橋梁進行振動數據采集，得到內部振動數據及外部激勵數據，其中，所述內部振動數據包括：橋梁振動區域集、橋梁振動頻率集及橋梁振動位移集，所述外部激勵數據包括：橋梁實時載荷、橋梁環境風速及橋梁環境震級；根據所述內部振動數據及外部激勵數據生成基站連接指令，將所述基站連接指令分發至預構建的傳輸基站集，得到響應指令集；根據所述響應指令集及傳輸基站集，進行基站連接成功確定，得到候選基站集，其中，所述候選基站集中的候選基站數與響應指令集中的響應指令數相同；獲取所述內部振動數據及外部激勵數據的振動數據流量，根據所述振動數據流量，進行完備數據傳輸基站計算，得到工作基站數；判斷所述工作基站數是否大于候選基站數；若所述工作基站數大于候選基站數，則對所述候選基站集進行數據流量傳輸分配，得到分配速度集及分配流量集，基于所述分配速度集及分配流量集，對所述候選基站集進行傳輸任務分配，得到完備基站集；若所述工作基站數不大于候選基站數，則根據所述工作基站數，在所述候選基站集中確定任務基站，得到任務基站集；利用所述完備基站集或任務基站集，將所述內部振動數據及外部激勵數據傳輸至預構建的響應預測平臺，其中，所述響應預測平臺內置深度學習算法；利用所述響應預測平臺，對所述目標橋梁進行橋梁振動響應預測，得到預測振動數據，完成基于深度計算的橋梁振動響應預測。
2.如權利要求1所述的基于深度計算的橋梁振動響應預測方法，其特征在于，所述對預構建的目標橋梁進行振動數據采集，得到內部振動數據及外部激勵數據，包括：對所述目標橋梁進行重要區域劃定，得到橋梁振動區域集，啟動所述橋梁振動區域集中每個橋梁振動區域的預構建的多個頻率檢測計及多個位移檢測計，得到測量區域集；在所述測量區域集中依次提取測量區域，利用所述多個頻率檢測計及多個位移檢測計，對所述測量區域進行振動響應檢測，得到原始振動頻率組及原始振動位移組；利用預設的min-max歸一法，分別對原始振動頻率組及原始振動位移組進行數據歸一化操作，得到歸一振動頻率組及歸一振動位移組；對所述歸一振動頻率組及歸一振動位移組分別進行極值提取及頻次提取，得到區域振動頻率組及區域振動位移組，其中，所述區域振動頻率組包括：最大振動頻率、最小振動頻率及眾位振動頻率，所述區域振動位移組包括：最大振動位移、最小振動位移及眾位振動位移；分別匯總所述區域振動頻率組及區域振動位移組，得到橋梁振動頻率集及橋梁振動位移集；測量當前目標橋梁的實時載荷，得到橋梁實時載荷，獲取當前的橋梁環境風速及橋梁環境震級。
3.如權利要求2所述的基于深度計算的橋梁振動響應預測方法，其特征在于，所述根據所述響應指令集及傳輸基站集，進行基站連接成功確定，得到候選基站集，包括：獲取接受頻率范圍及拒絕頻率范圍；在所述響應指令集中依次提取響應指令，識別所述響應指令的指令信號頻率，判斷所述指令信號頻率是否在接受頻率范圍內；若所述指令信號頻率在接受頻率范圍內，則將所述響應指令記為接受連接指令，在所述傳輸基站集中識別所述接受連接指令對應的候選基站；若所述指令信號頻率不在接受頻率范圍內，則判斷所述指令信號頻率是否在拒絕頻率范圍內；若所述指令信號頻率不在拒絕頻率范圍內，則將所述響應指令記為異常連接指令，在所述傳輸基站集中識別所述異常連接指令對應的未響應基站；識別所述未響應基站的連接請求次數，判斷所述連接請求次數是否大于預設的標準請求次數；若所述連接請求次數不大于標準請求次數，則將所述未響應基站記為二次請求基站；匯總所述二次請求基站，得到二次請求基站集，對所述二次請求基站集中每個二次請求基站進行基站連接指令重新分發，得到二次響應指令集；利用所述二次響應指令集對所述響應指令集進行更新，并返回所述在所述響應指令集中依次提取響應指令的步驟；匯總所述候選基站，得到候選基站集。
4.如權利要求3所述的基于深度計算的橋梁振動響應預測方法，其特征在于，所述根據所述振動數據流量，進行完備數據傳輸基站計算，得到工作基站數，包括：獲取所述候選基站的單個傳輸失敗率及額定傳輸流量，設定傳輸所述振...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王恩博，江曉軍，祝海萍，樊柯柯，王磊，
申請(專利權)人：中大設計集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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