[发明专利]一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测方法及系统

说明书

本发明涉及桥梁监测技术领域，公开了一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测方法及系统，包括：通过预设位置的无线传感器节点获取目标桥梁的健康监测数据，将所述健康监测数据进行预处理，根据预处理后的健康监测数据进行数据分析获取桥梁健康状况分析，通过构建目标桥梁三维模型进行桥梁损伤位置标记，将桥梁健康状况进行可视化显示，同时构建桥梁健康预警模型，通过当前健康监测数据及桥梁健康状况对桥梁的健康状况进行预警，并根据健康状况预警生成桥梁养护方案及维修方案。本发明通过无线传感器网络对桥梁健康进行监测，并通过监测数据进行桥梁健康状况的安全评估，实现了桥梁健康监测的可视化及精细化管理。

技术领域

本发明涉及桥梁监测技术领域，更具体的，涉及一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测方法及系统。

背景技术

在交通网络中，桥梁具有连接交通线路的作用，是交通的咽喉，在经济、社会、生活等方面有着重要的战略意义。然而在桥梁服役期间，受内部结构变化，外界环境侵蚀等其他不利因素影响，桥梁会出现结构老化、受损等问题。由于技术的局限性，传统的桥梁健康状况评估大部分是依靠人工检测进行，但人工检测方法存在检查效率低、检查周期长、检查结果不稳定、安全性差等问题，无法满足现代桥梁的维护与管理要求。

通过无线传感器对桥梁的健康数据进行监测，对健康数据进行分析发现可能存在的损伤。而现有的通过传感器监测桥梁健康状况大多数需要通过桥梁维护人员根据传感器所反馈的数据通过相关经验判断桥梁的健康状况，无法通过监测数据进行自动化桥梁健康状况评估预警，降低了对桥梁结构健康状况监测的及时性。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测方法及系统。

本发明第一方面提供了一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测方法，包括：

通过预设位置的无线传感器节点获取目标桥梁的健康监测数据，并通过汇聚节点将健康监测数据进行汇聚传输，将所述健康监测数据进行预处理；

根据预处理后的健康监测数据进行数据分析获取桥梁健康状况，通过构建目标桥梁三维模型进行桥梁损伤位置标记，将桥梁健康状况进行可视化显示；

同时构建桥梁健康预警模型，通过当前健康监测数据及桥梁健康状况对桥梁的健康状况进行预警，判断桥梁健康状况是否处于预设健康状况阈值范围；

若处于，根据健康状况预警生成桥梁养护方案，若不处于，则根据健康状况确定桥梁异常部位的剩余寿命，并制定维修方案。

本方案中，将所述健康监测数据进行预处理，具体为：

获取目标桥梁的桥型信息及位置环境信息确定重点健康监测数据类型，将所述重点健康监测数据进行分类结合时间戳生成健康监测数据序列并设置数据类型标签；

将所述健康监测数据序列进行数据格式转换，判断预设时间内各个时间点的传感器采集到的数据量与预设标准数据量的比值是否大于等于预设阈值；

若小于，则将健康监测数据进行舍弃，若大于等于，则判断健康监测数据中是否存在缺失；

若存在缺失，则获取缺失值的相邻时刻的健康监测数据的均值，根据所述均值将缺失值进行填充；

同时，剔除健康监测数据中的异常值，将健康监测数据进行归一化处理。

本方案中，所述的根据预处理后的健康监测数据进行数据分析获取桥梁健康状况，通过构建目标桥梁三维模型进行桥梁损伤位置标记，具体为：

根据预处理后的健康监测数据获取目标桥梁的健康监测特征，并获取健康监测过程中的目标桥梁所在地的环境特征；

构建桥梁健康分析模型并确定监测指标，将所述健康监测特征与环境特征输入所述桥梁健康分析模型，根据健康监测数据类型及对应无线传感器节点布设位置构建监测指标的判断矩阵；

根据所述判断矩阵计算各个监测指标无线传感器节点布设位置的权重信息，根据预设健康监测数据阈值体系及所述权重信息生成各无线传感器节点的监测评分值，并根据所述监测评分值生成单一指标的评分值；