【摘要】：隨著橋梁事業(yè)的飛速發(fā)展,橋梁的安全問題越來越受到人們的重視,很多橋梁上建立了健康監(jiān)測系統(tǒng),可以通過傳感器獲取各種環(huán)境作用以及結構響應行為的信息,目前絕大多數(shù)橋梁的結構健康監(jiān)測系統(tǒng)都具有完善的數(shù)據(jù)采集、傳輸以及存儲功能,采集的大量數(shù)據(jù)中隱含了橋梁自身狀態(tài)以及周圍環(huán)境的豐富信息,對這些數(shù)據(jù)進行分析利用可以幫助人們實時了解橋梁的工作狀態(tài)以及及時發(fā)現(xiàn)橋梁存在的問題,所以對橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的準確處理與合理利用是關鍵。本文首先針對上海吳淞大橋采集的海量監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理分析及研究,對常見的數(shù)據(jù)預處理問題進行了分析總結,并基于MATLAB軟件編制相關程序,對吳淞大橋溫度、撓度數(shù)據(jù)進行預處理,得到較為可靠完整的數(shù)據(jù);且在此基礎上利用預處理后的數(shù)據(jù)進行預應力混凝土箱梁的溫度分析以及溫度與撓度的關聯(lián)性分析。本文具體工作如下:(1)調(diào)查現(xiàn)有健康監(jiān)測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)預處理與挖掘分析的現(xiàn)狀,并且歸納總結各種數(shù)據(jù)預處理的方法以及對數(shù)據(jù)挖掘利用的情況;(2)對數(shù)據(jù)的各種預處理方法進行了理論分析,并以預應力混凝土連續(xù)梁橋—吳淞大橋的健康監(jiān)測數(shù)據(jù)為實例,利用MATLAB軟件編寫程序代碼,對數(shù)據(jù)進行了異常值剔除、缺失值補全、數(shù)據(jù)趨勢項提取以及數(shù)據(jù)平滑及標準化處理等預處理工作。(3)在數(shù)據(jù)預處理的基礎上進行溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,得到了箱梁溫度日變化曲線以及年均溫度變化曲線的方程表達式;提出了天氣因素對監(jiān)測溫度分布的影響,并探索了晴、雨、陰三種不同天氣的外界溫度作用下混凝土箱梁豎向溫度場的分布特征;(4)分析了引起橋梁撓度長期變形的因素。對外界大氣溫度與跨中撓度進行關聯(lián)分析,發(fā)現(xiàn)溫度與撓度互相關函數(shù)存在一個約為24 h的變化周期,進而研究了日溫度與跨中撓度的關聯(lián)關系。
【圖文】：

但隨著橋梁工業(yè)的蓬勃發(fā)展，健康監(jiān)測系統(tǒng)被應用于越來越多的橋梁上，其通過傳感器來獲取各種環(huán)境下結構響應的行為信息，從各個監(jiān)測點采集的各種參數(shù)的數(shù)據(jù)量高達 GB 級。隨著時間的推移，橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)采集的信息數(shù)據(jù)量會不斷的增加，采集的有效數(shù)據(jù)量以每天上千兆的速度遞增，這些海量數(shù)據(jù)必須通過數(shù)據(jù)存儲與管理系統(tǒng)進行收集與管理，很多橋梁建立有自己管理系統(tǒng)，但目前存在的橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲與管理系統(tǒng)都是對數(shù)據(jù)進行簡單的分析與處理，沒有實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的充分利用和有效挖掘，導致了海量數(shù)據(jù)的擱置與浪費，不能充分發(fā)揮其應有的價值，給后期數(shù)據(jù)的管理及有效信息的挖掘工作帶來很大的難度[3]。為了實現(xiàn)橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)的充分有效利用，高效地管理養(yǎng)護橋梁，已有不少國內(nèi)外學者開展了對海量數(shù)據(jù)處理方法的研究，并取得了一定的進展，，本節(jié)旨在介紹各學者在數(shù)據(jù)處理分析方面所做的研究工作，總結其經(jīng)驗與不足，為后續(xù)研究工作提供更多思路和方向�，F(xiàn)有海量數(shù)據(jù)處理的主要研究方面是對海量數(shù)據(jù)的預處理和對數(shù)據(jù)的進一步挖掘利用，如圖 1-1 是數(shù)據(jù)處理分析模塊圖。

數(shù)據(jù)的處理必須以準確有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎。低精度、異常的監(jiān)測數(shù)據(jù)往往影響數(shù)值分析的結果，同時也對橋梁的安全判別結果有很大的影響[4]。因此，在進行數(shù)據(jù)分析之前，數(shù)據(jù)的預處理應該能夠有效地從監(jiān)測數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)異常值，并且要對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行可靠性檢測分析，消除粗大誤差的影響，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。對監(jiān)測數(shù)據(jù)的預處理，主要包括：(1)對信號去噪，消除現(xiàn)場測試信號中的噪聲干擾；(2)異常數(shù)據(jù)的剔除，排除錯誤信息的干擾；(3)對數(shù)據(jù)進行消冗和清洗，刪除重復多余數(shù)據(jù)；(4)對數(shù)據(jù)進行壓縮，減少占用存儲空間。1.2.1.1 信號去噪數(shù)據(jù)信號去噪有許多經(jīng)典濾波和現(xiàn)代濾波方法，如維納濾波、卡爾曼濾波、自適應濾波等[5]，目前比較常用的是小波分析，小波包分析法，這兩種方法在對信號的除噪方面有其獨特的優(yōu)勢，所以被廣泛應用。如圖 1-2 為小波數(shù)據(jù)分析流程。
【學位授予單位】：石家莊鐵道大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U446

【參考文獻】

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1 屈兵;肖汝誠;郝佳佳;;基于模式形態(tài)距離的橋梁監(jiān)測測點相似性聚類研究[J];河北工程大學學報(自然科學版);2015年03期

2 周兵;周鋒;;海量數(shù)據(jù)管理技術在橋梁結構監(jiān)測中的應用[J];鹽城工學院學報(自然科學版);2015年01期

3 梅文涵;楊建喜;;基于大數(shù)據(jù)的橋梁監(jiān)測信息分類技術研究[J];科技創(chuàng)業(yè)月刊;2015年05期

4 邢建軍;潘同斌;劉文峰;郭興玲;易世勇;;壓差沉降監(jiān)測系統(tǒng)在地鐵開挖中的應用[J];城市軌道交通研究;2015年01期

5 段建華;王保利;朱紅娟;任亞平;;微地震監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮技術[J];物探與化探;2014年05期

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本文編號：2687509