[发明专利]一种基于移动区间关联性趋势的预警阈值设置方法

说明书

本发明公开了一种基于移动区间关联性趋势的预警阈值设置方法，利用监测数据间稳定且敏感的关联性关系，采用关联性移动区间概率统计特征获取关联性趋势线及结构响应通常值包络线，然后基于可靠度理论在通常值包络线的基础上按照一定保证率得到红色预警限值，从而建立“两线三区”的关联性预警机制，实现系统的关联性预警。本发明相对于结构响应数据固定且单一的时程预警阈值而言，关联性趋势预警属于综合预警体系，能够充分利用桥梁健康监测系统海量的监测数据并把握其内在变化规律。关联性趋势预警阈值随着关联性特征变化而变化，动态阈值具有更高的精度和灵敏度使得系统更加科学地实时预警。该方法已经程序化实现，操作简单快捷，具有广泛的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于移动区间关联性趋势的预警阈值设置方法，属于桥梁结构数据分析研究技术领域。

背景技术

目前，桥梁预警体系的研究对于桥梁安全评估具有重要意义，同时，也是运营监测预警评估系统的核心内容。对于运营监测系统而言，能否进行准确及时地预警评估将直接关系到一些特殊事件发生时能否在最大程度上减小事件所带来的不利影响，保障结构安全。

近年来，随着运营监测系统的发展及相关技术的不断提升，桥梁健康监测系统各种预警体系也得以广泛地应用于工程实践。其中，预警阈值是预警体系的核心内容，关系到运营监测系统能否反映结构真实安全的状态科学预警，防止重大事件的漏报及错报，所以获取科学准确的预警阈值是桥梁健康监测预警体系中急需解决的重要技术问题。

目前，桥梁健康监测系统常见的预警阈值设置方法有：(1)规范限值，该类限值是基于规范，在大量实验的基础上获得，在常规桥梁上应用具有一般性，然而，对于特殊性桥梁及大跨桥梁由于自身变形及受力特征具有特殊性，规范限值不宜采用，同时，规范限值往往具有一定的保守型，实测数据难以到达限值进行有效报警，结构响应达到规范限值时，结构往往已经破坏，无法做到及时预警进行处理。(2)结构有限元分析最不利工况组合值，该类预警阈值设置方法是基于桥梁结构有限元分析，考虑所有工况，提取最不利工况下测点位置结构响应值，该类预警阈值应用较为广泛，可以作为系统早起预警阈值，然而，基于结构有限元分析得到的预警阈值，其科学性依赖于模型建立的准确性，同时，最不利荷载工况在桥梁正常运营过程中较难出现，设置的预警阈值存在一定的保守性。(3)监测数据的统计值，该类预警阈值设置方法是基于概率统计方法，在监测系统采集足量数据的前提下，按照一定保证率提取的分位值，该类预警阈值设置方法具有一定的统计意义，然而预警阈值设置较为单一。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于移动区间关联性趋势的预警阈值设置方法，该方法利用监测数据间稳定且敏感的关联性关系，采用关联性移动区间概率统计特征获取关联性趋势线及结构响应通常值包络线，然后基于可靠度理论在通常值包络线的基础上按照一定保证率得到红色预警限值，从而建立“两线三区”的关联性预警机制，实现系统的关联性预警。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于移动区间关联性趋势的预警阈值设置方法，包括如下步骤：

获取监测数据中具有关联性关系的自变量数据X_n及应变量数据Y_n，，n为数据个数n＝1,2,3,...,N；

根据自变量数据X_n，应变量数据Y_n计算区间预警趋势值data_mid,i,i＝1,2,...,M；

计算应变量数据Y_n和预警趋势序列A_mid,n间的差值数据E_n,n＝1,2,...,N；

计算差值数据E_n在一定保证率α下的分位上限值、分位下限值；

计算应变量蓝色预警通常值下限值、上限值。