[发明专利]一种基于时间序列符号化的结构损伤识别系统与识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及大型土木工程结构物健康监测技术领域，特别涉及一种基于时间序列符号化的结构损伤识别系统与识别方法。

背景技术

随着使用时间的加长以及不确定灾害事件的影响，土木工程结构在使用过程中会出现不同程度的损伤。若不及时发现，长期的损伤积累必将对结构的安全带来极大的影响，造成不必要的人员及财产损失，因此，及时识别结构损伤便具有十分重要的意义。

结构健康监测（StructuralHealthMonitoring，简称SHM）是利用现场的无损传感技术，通过包括结构响应在内的结构系统特性分析，达到检测结构损伤或退化的目的。具体来讲，结构系统特性可以通过分析结构物理参数与结构动力特征的变化来研究，如基于固有频率的变化、振型变化、柔度变化、刚度变化、传递函数变化、统计信息以及功率流的变化等。上述结构健康监测方法都需要即时获取结构同一位置上不同时间测量的振动时程数据，并将其传输至服务器，服务器对上述振动时程数据进行复杂变换求取结构的物理参数或者结构动力特征，而识别结构是否发生了损伤还需要专业技术人员的人工判断。

可见，目前基于振动的结构健康监测方法存在数据量大，计算复杂和易漏报等缺点，不能即时识别结构损伤的发生；另外，上述结构健康监测方法在实际应用过程中，由于识别精度严重依赖于传感器和解释算法，而传感器的抗噪声性能又很差，导致监测的时程加速度数据不准确，影响了结构损伤的正确识别。

发明内容

针对现有的结构健康监测方法存在数据量大，计算复杂和易漏报等缺点，不能即时识别结构损伤的发生，且传感器抗噪性能差而影响判断结果的问题。本发明的目的是提供一种基于时间序列符号化的结构损伤识别系统与识别方法，减小了系统功能单元间的数据传输量，提高了数据传输速度，并保证结构所有异常状态均可被识别，杜绝了漏报现象，保证了判断结果的准确性。

本发明解决其技术问题所采用的基于时间序列符号化的结构损伤识别系统包括：

数据采集单元一，用于采集所述结构健康状态时的加速度时程数据；

数据处理单元一，用于根据结构健康状态下的所述加速度时程数据生成结构非健康状态序列柱状图；

检测单元，用于存储所述结构非健康状态序列柱状图并形成检测器集；

数据采集单元二，用于采集当前待监测结构的实时加速度时程数据；、

数据处理单元二，用于将所述实时加速度时程数据处理生成实时状态序列柱状图；

判断单元，用于判断所述当前待监测结构的健康状态；

输出单元，用于输出所述判断单元的判断结果。

优选的，所述数据处理单元一还包括，

图形生成单元，用于将结构健康状态下的所述加速度时程数据处理生成结构健康状态序列柱状图；

反向选择单元，用于在所述结构健康状态序列柱状图的基础上生成结构非健康状态序列柱状图。

本发明还提供了一种基于时间序列符号化的结构损伤识别方法，步骤如下：

步骤一：收集所述结构非健康状态序列柱状图并储存；

步骤二：获取所述当前待监测结构的实时加速度时程数据并处理生成所述实时状态序列柱状图；

步骤三：判断所述实时状态序列柱状图与所述结构非健康状态序列柱状图是否匹配，当判断结果为是时，表示所述当前待监测结构有损伤，当判断结果为否时，表示所述当前待监测结构为健康状态。

优选的，所述步骤一中，所述结构非健康状态序列柱状图通过如下步骤生成：

步骤a：在健康结构的关键疲劳构件上布设加速度传感器，采集健康结构的加速度时程数据；

步骤b：利用时间序列符号化处理程序对经步骤a获得的所述加速度时程数据进行分析，提取结构健康状态序列柱状图作为结构状态参数；

步骤c：基于所述步骤b生成的所述结构健康状态序列柱状图，通过反向选择算法在所述结构健康状态序列柱状图的基础上生成所述结构非健康状态序列柱状图，并储存于所述检测单元形成检测器集。

优选的，将所述加速度时程数据处理生成状态序列柱状图的步骤如下：

步骤1：建立所述加速度时程数据的正弦曲线；

步骤2：将所述加速度时程数据离散化，并将离散化的数据转换成二进制符号序列；

步骤3：将所述二进制符号序列按设定位数长度转换为二进制状态；

步骤4：将每个所述二进制状态转换为十进制状态，并形成十进制状态序列；

步骤5：统计所述十进制状态序列出现的频率生成所述状态序列柱状图。