一种桥梁应变动态阈值的设置方法及安全预警方法技术

本发明专利技术公开了一种桥梁应变动态阈值的设置方法及及安全预警方法。桥梁应变动态阈值的设置方法包括以下步骤:S1、采集前2分钟中内的桥梁应变数据，并进行突变值剔除；S2、根据剔除后的桥梁应变数据计算前两分钟的数据均值μ1和前一分钟的数据均值μ2；S3、根据μ1和μ2进行线性外推，预测本分钟内的数据均值μ'；S4、以数据均值μ'为中心扩展阈值区间，剔除了温度效应对于数据的影响，得到桥梁应变动态阈值区间。区间。区间。

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁应变动态阈值的设置方法及安全预警方法


[0001]本专利技术涉及桥梁监测
，具体涉及一种桥梁应变动态阈值的设置方法、一种基于改进动态阈值的桥梁安全预警方法、一种基于改进动态阈值的桥梁安全预警系统以及一种计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着经济快速发展，交通量飞速增长的同时，一些超载现象、撞击事故屡见不鲜，导致有些老旧桥梁不堪重负，出现大量病害，这不仅会影响桥梁的耐久性，使用寿命在短时间内大幅下降，而且对桥梁的安全运营也埋下了重大的隐患。一方面，如果能够在超载车辆上桥的初期，便及时发布预警并采取措施，该类事故的发生机率将会大大降低；另一方面如果能对超载或者撞击数据作合理的分析研判，可在日后为调整交通流量或者桥梁维护，提供有力的数据支撑。
[0003]当下识别超载车辆，最常用的方法为在路面安装地磅或动态称重系统，该方法能够通过石英的压电变化或者地感线圈的电压变化，直接换算出车辆的重量。但是地磅或者动态称重系统所需的设备十分昂贵，其精度受温度的影响较大，且不便于维护，需要在全部车道开槽，会在施工和后期维护时对交通产生干扰。目前现有的桥梁预警方法多是基于固定阈值，从有限元模型或统计数据中获取，而桥梁在运营过程中是一个动态的过程，固定阈值显然存在弊端。而现有动态阈值的计算，往往只考虑了监测数据的统计指标，或者是有限元软件的计算结果，会局限于单纯的统计指标和有限元模型与实际结构的差异。
[0004]当前对于应变数据的理解，一般认为影响实测应变数据的因素主要有温度效应和车辆荷载，其中温度效应会影响应变曲线的长期变化趋势，而车辆荷载则会导致应变曲线的局部出现尖峰。如何从整体应变数据中剥离温度效应是业界难题，目前已有的温度剔除方法有曲线拟合，减平均值等方法，这些方法各有优缺点，但仍无法完全将温度效应剔除。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种桥梁应变动态阈值的设置方法及其应用。
[0006]本专利技术所解决的技术问题：
[0007]温度效应的剔除方法多为曲线拟合和减均值，往往会将车辆造成的突变考虑在内，对于温度效应的剔除效果不佳。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0009]一种桥梁应变动态阈值的设置方法，包括以下步骤:
[0010]S1、采集前2分钟中内的桥梁应变数据，并进行突变值剔除；
[0011]S2、根据剔除后的桥梁应变数据计算前两分钟的数据均值μ1和前一分钟的数据均值μ2；
[0012]S3、根据μ1和μ2进行线性外推，预测本分钟内的数据均值μ'；
[0013]S4、以数据均值μ'为中心扩展阈值区间，得到桥梁应变动态阈值区间。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：步骤S1中，突变值剔除的过程包括：计算该时间段内的数据方差σ，剔除在3倍方差σ外的数据，保留剩下的数据。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：步骤S3中，预测本分钟内的均值μ'时采用如下公式：
[0016]μ
′
＝2μ2
‑
μ1。
[0017]作为本专利技术进一步的方案：步骤S4中，扩展阈值区间的半径为d，所述d的计算公式如下：
[0018]d＝ψ1d1+ψ2d2[0019]式中，ψ1和ψ2分别为d1和d2的权重系数；d1为本分钟桥梁应变数据的离散程度；d2为有限元在仅考虑车辆荷载作用下的响应值或历史统计的重车产生的应变突变值。
[0020]本专利技术还公开了一种基于改进动态阈值的桥梁安全预警方法，包括以下步骤:
[0021]S1、采集前2分钟中内的桥梁应变数据，并进行突变值剔除；
[0022]S2、根据剔除后的桥梁应变数据计算前两分钟的数据均值μ1和前一分钟的数据均值μ2；
[0023]S3、根据μ1和μ2进行线性外推，预测本分钟内的数据均值μ'；
[0024]S4、以数据均值μ'为中心扩展阈值区间，得到桥梁应变动态阈值区间；
[0025]S5、将本分钟桥梁应变数据依次和桥梁应变动态阈值区间的上下限进行比较，当出现大于上限或者小于下限的桥梁应变数据时，触发报警并推送审核。
[0026]本专利技术还公开了一种基于改进动态阈值的桥梁安全预警系统，包括数据采集模块、均值计算模块、均值预测模块、阈值设置模块和比对模块。
[0027]数据采集模块用于实时采集桥梁上的桥梁应变数据，并进行突变值剔除；
[0028]均值计算模块用于计算前两分钟的数据均值μ1和前一分钟的数据均值μ2；
[0029]均值预测模块用于根据μ1和μ2进行线性外推，预测本分钟内的数据均值μ'；
[0030]阈值设置模块用于以数据均值μ'为中心扩展阈值区间，得到桥梁应变动态阈值区间；
[0031]比对模块用于将本分钟桥梁应变数据依次和桥梁应变动态阈值区间的上下限进行比较，当出现大于上限或者小于下限的桥梁应变数据时，触发报警并推送审核。
[0032]本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于改进动态阈值的桥梁安全预警方法的步骤。
[0033]本专利技术至少包括以下有益效果之一：
[0034](1)本专利技术使用的数据来源于应变传感器，避免了地磅或动态称重的安装，以及对路面的破坏，同时也能够大幅降低造价；
[0035](2)本专利技术提出了一种桥梁应变动态阈值的设置方法，剔除了温度效应对于数据的影响；
[0036](3)本专利技术结合了数据离散性和有限元的理论计算结果，使动态阈值能够自适应曲线的变化，使报警准确。
附图说明
[0037]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0038]图1是本专利技术桥梁应变动态阈值的设置方法的流程图；
[0039]图2是本专利技术中应变传感器的安装示图；
[0040]图3是本专利技术中桥梁应变数据的采集图；
[0041]图4是本专利技术基于改进动态阈值的桥梁安全预警方法的流程图；
[0042]图5是本专利技术基于改进动态阈值的桥梁安全预警方法的原理图。
具体实施方式
[0043]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0044]实施例1
[0045]请参阅图1
‑
3所示，本实施例为一种桥梁应变动态阈值的设置方法，包括如下步骤S1
‑
S4。
[0046]S1、采集前2分钟中内的桥梁应变数据，并进行突变值剔除。需要说明的是，本实施例采用的桥梁应变数据指安装于桥梁主梁处的应变传感器实时采集到的监测数据，请结合图2，应变传感器一般位于主梁跨中底部，其数据采集频率大于1Hz，避免了地磅或动态称重的安装，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥梁应变动态阈值的设置方法，其特征在于，包括以下步骤:S1、采集前2分钟中内的桥梁应变数据，并进行突变值剔除；S2、根据剔除后的桥梁应变数据计算前两分钟的数据均值μ1和前一分钟的数据均值μ2；S3、根据μ1和μ2进行线性外推，预测本分钟内的数据均值μ'；S4、以数据均值μ'为中心扩展阈值区间，得到桥梁应变动态阈值区间。2.根据权利要求1所述的一种改进的桥梁应变动态阈值设置方法,其特征在于，步骤S1中，突变值剔除的过程包括：计算该时间段内的数据方差σ，剔除在3倍方差σ外的数据，保留剩下的数据。3.根据权利要求1所述的一种改进的桥梁应变动态阈值设置方法,其特征在于，步骤S3中，预测本分钟内的均值μ'时采用如下公式：μ
′
＝2μ2
‑
μ1。4.根据权利要求1所述的一种改进的桥梁应变动态阈值设置方法,其特征在于，步骤S4中，扩展阈值区间的半径为d，所述d的计算公式如下：d＝ψ1d1+ψ2d2式中，ψ1和ψ2分别为d1和d2的权重系数；d1为本分钟桥梁应变数据的离散程度；d2为有限元在仅考虑车辆荷载作用下的响应值或历史统计的重车产生的应变突变值。5.一种基于改进动态阈值的桥梁安全预警方法，其特征在于，包括以下步骤:S1、采集前2分钟中内的桥梁应变数据，并进行突变值剔除；S2、根据剔除后的桥梁应变数据计算前两分钟的数据均值μ1和前一分钟的数据均值μ2；S3、根据μ1和μ2进行线性外推，预测本分钟内的数据均值μ'；S4、以数据均值μ'为中心扩展阈值区间，得到桥梁应变动态阈值区间；S5、将本分钟桥梁应变数据依次和桥梁应变动态阈值区间的上下限进行比较，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄继源，付明，范飞，楚帅，陈登国，张曦，蔡雨朦，汪国华，李舒，赵红飞，袁晶晶，朱冰涛，许成超，秦春，
申请(专利权)人：合肥泽众城市智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：