[发明专利]一种桥梁结构状态角色诊断系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁结构状态监测、故障诊断与预警技术，尤其涉及一种桥梁结构状态 角色诊断系统。

背景技术

桥梁结构监测、故障诊断与预警技术，是利用信息技术的手段、监测桥梁结构的各种状 态信息，并进行结构分析与故障诊断。但由于桥梁是结构工程界公认最为复杂的一类工程结 构，而桥梁结构监测、故障诊断及预警技术又具有高度学科交叉的特点，这决定了这项起步 不久的新兴技术必然存在大量需要深入研究的科学问题，原始数据失真与变异即是其中一个 极为重要、但又处于学科交叉薄弱点上、直接影响故障诊断结果的关键核心问题。

在桥梁结构监测、故障诊断及预警系统中，由各类传感器以及仪器设备组成的信息获取 环节是获取结构原始状态信息的关键环节，它一般只有几年的使用寿命，这与设计服役年限 为数十、上百年的桥梁之间存在巨大的时间差；而桥梁在恶劣的野外环境下(频繁振动、交 变受力，高尘、高湿、高低温变化、高腐蚀性环境，等)，信息获取环节的性能衰退还会大大 加剧，这使得监测仪器设备出现故障或失效而引发的原始数据失真与变异、并诱发错误的故 障诊断结果、产生误漏报警的问题。

在桥梁结构监测与故障诊断系统中，引发原始数据失真与变异的原因众多、产生的变异 现象各异。传感器及其仪器设备的基准“漂移”会造成原始数据按一定规律与方向的失真与变 异；硬件仪器设备从量变到质变的性能衰退过程，会产生一系列无规律、且逐渐加剧的原始 数据失真与变异；桥梁结构现场的各种环境干扰(如电磁干扰、人为操作失误、停电、电源 意外的剧烈波动或电力冲击等粗大误差)，也往往产生一系列陡然突变或无规律的原始数据失 真与变异；部分传感器或仪器设备修理、更换之后，亦会产生初始参数变异，……。所有上 述原始数据的失真与变异，不是与桥梁结构的性能衰退与老化相似，就是与地震、强风、等 环境灾变造成的桥梁故障类似，或者与桥梁的超限超载、意外撞击、人为破坏的非自然损伤 相近，因此如果不把这此原始数据失真与变异同桥梁结构的损伤信息故障分离识别开来，轻 者会影响桥梁结构故障诊断的准确性、重者会被误判为桥梁结构陡然突变的事故先兆，给桥 梁故障诊断结果造成混乱，产生严重后果。

由于目前从事桥梁结构监测与故障诊断技术研究的主力基本上都是结构工程领域的学 者，因此他们主要从力学的角度出发开展桥梁结构的损伤识别与故障诊断方法的研究，因而 对系统的原始数据失真与变异问题普遍缺乏足够的认识；而少数涉足桥梁结构监测、故障诊 断及预警技术研究的信息学科的学者，则一般都是单纯从传感器与测量技术的角度出发研究 及其可靠性问题，基本没有从状态监测与故障诊断系统的整体出发去探讨数据的失真与变异 问题；因此桥梁结构监测与故障诊断系统的原始数据失真与变异这样一个重大共性关键科学 技术问题，还处于原始的起步阶段。