【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构损伤感知领域，尤其涉及基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法与系统。
技术介绍
1、智能蒙皮是进行易损结构应力分布感知和早期损伤发生及发展情况复现的有力工具。作为结构健康监测的一项新型重要技术，智能蒙皮具有重量轻、覆盖面广和柔性好等特点。关于智能蒙皮的研究非常丰富，然而主要聚焦于大规模电路和引线设计、制造及电学智能蒙皮的性能提升。传统智能蒙皮主要依赖大规模电路和引线设计和制造的缺点，对于列车、钢轨等动态受载的铁路设施，这类智能蒙皮的适用性大大降低。
2、因此，如何基于智能蒙皮便捷地检测轨道交通结构的损伤是当前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本申请的主要目的在于提供基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法与系统，旨在解决如何基于智能蒙皮便捷地检测轨道交通结构的损伤的问题。
2、为实现上述目的，本申请实施案例提出一种基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法，应用于基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别系统，所述基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别系统至少包括力致发光材料和周期性网格单元结构的智能蒙皮、高速相机、损伤识别模块，所述基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法包括以下步骤：
3、获取所述智能蒙皮覆盖的轨道结构的若干张单元区域图像；
4、通过聚类算法，从所述若干张单元区域图像中筛选出损伤单元区域图像；
5、通过预先得到的自适应多任务稀疏数字图像相关模型，对所述损伤单元区域图像
6、将所述损伤单元区域图像的损伤感应位置和对应的发光值输入到预先得到的智能蒙皮标定函数模型，计算得到所述轨道结构的损伤位置的应变数据；
7、对所述应变数据进行分析，得到所述轨道结构的损伤检测结果；
8、所述自适应多任务稀疏数字图像相关模型中a是基准裂纹特征矩阵，γ是所述损伤单元区域图像的特征矩阵，c是稀疏相关性映射矩阵，包含了基准裂纹特征矩阵a与所述损伤单元区域图像的特征矩阵γ的相关性系数，λ是自适应调节因子，k是迭代步序号，所述自适应多任务稀疏数字图像相关模型公式如下所示：
9、
10、s.t.ck≥0
11、
12、所述智能蒙皮标定函数模型中t是环境温度，p是背景光强度，δlk是第k步的光强度变化量，δtk是第k步的时间增量，δξk是是第k步应变数据的变化量，所述智能蒙皮标定函数模型公式如下所示：
13、δξk＝c1(t,p)(δtk+log||δlk+δξ(k-1)|-log|δξ(k-1)|)+c2(t,p)(δlk+log|δtk|+c3(t,p)(ξ(k-1)-ξ(k-1)δlk-log|ξ(k-1)δlk|)+c4(t,p)。
14、可选的，所述通过聚类算法，从所述若干张单元区域图像中筛选出损伤单元区域图像的步骤包括：
15、根据所述单元区域图像，提取单元区域图像特征；
16、通过聚类算法，将所述单元区域图像特征聚集为若干个不同类的单元区域图像特征集；
17、从所述若干个不同类的单元区域图像特征集中筛选出所述损伤单元区域图像。
18、可选的，所述将所述损伤单元区域图像的损伤感应位置和对应的发光值输入到预先得到的智能蒙皮标定函数模型，计算得到所述轨道结构的损伤位置的应变数据的步骤之前，还需进行实验室标定，所述实验室标定步骤包括：
19、获取若干组不同预设温度和不同预设背景光强度下所述损伤感应位置对应的发光值；
20、从所述若干组不同预设温度、不同预设背景光强度和对应的发光值中选取任一组数据，建立所述损伤感应位置的温度、背景光强度与对应的发光值的第一函数关系；
21、根据所述若干组不同预设温度、不同背景光强度和对应的发光值，依次对所述第一函数关系进行校准，得到智能蒙皮标定函数模型。
22、可选的，所述对所述应变数据进行分析，得到所述轨道结构的损伤检测结果的步骤包括：
23、对所述应变数据进行损伤及趋势变化分析，得到所述应变数据的分析结果；
24、将所述分析结果与风险评价指标阈值进行对比，得到所述轨道结构的损伤检测结果。
25、可选的，所述将所述分析结果与风险评价指标阈值进行对比，得到所述轨道结构的损伤检测结果的步骤之后，还包括：
26、根据所述轨道结构的损伤检测结果执行对应的超标损伤预警。
27、可选的，所述获取所述智能蒙皮覆盖的轨道结构的若干张单元区域图像的步骤包括：
28、通过所述高速相机，获取所述智能蒙皮覆盖的轨道结构的若干张单元区域图像。
29、可选的，所述建立所述损伤感应位置的温度、背景光强度与对应的发光值的第一函数关系的步骤包括：
30、通过回归建模和/或曲线拟合的方式述建立所述损伤感应位置的温度、背景光强度与对应的发光值的第一函数关系。
31、可选的，所述智能蒙皮包括基底层，基底层为柔性材料，带有周期性分隔；表封层，表封层设于基底层的一侧，并与基底层围合呈容腔；感应层，感应层设于容腔内，为力致发光材料。
32、本申请实施案例还提出一种基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别系统，所述基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别系统包括力致发光材料和周期性网格单元结构的智能蒙皮、高速相机、损伤识别模块，其中：
33、所述高速相机，用于获取所述智能蒙皮覆盖的轨道结构的若干张单元区域图像；
34、所述损伤识别模块，用于通过聚类算法，从所述若干张单元区域图像中筛选出损伤单元区域图像；通过预先得到的自适应多任务稀疏数字图像相关模型，对所述损伤单元区域图像进行深度识别，得到所述损伤单元区域图像的损伤感应位置和对应的发光值；将所述损伤单元区域图像的损伤感应位置和对应的发光值输入到预先得到的智能蒙皮标定函数模型，计算得到所述轨道结构的损伤位置的应变数据；对所述应变数据进行分析，得到所述轨道结构的损伤检测结果；
35、所述自适应多任务稀疏数字图像相关模型中a是基准裂纹特征矩阵，y是所述损伤单元区域图像的特征矩阵，c是稀疏相关性映射矩阵，包含了基准裂纹特征矩阵a与所述损伤单元区域图像的特征矩阵y的相关性系数，λ是自适应调节因子，k是迭代步序号，所述自适应多任务稀疏数字图像相关模型公式如下所示：
36、
37、s.t.ck≥0
38、
39、所述智能蒙皮标定函数模型中t是环境温度，p是背景光强度，δlk是第k步的光强度变化量，δtk是第k步的时间增量，δξk是是第k步应变数据的变化量，所述智能蒙皮标定函数模型公式如下所示：
40、δξk＝c1(t,p)(δtk+log|δlk+δξ(k-1)|-log|δξ(k-1)|)+c2(t,p)(δlk+log|δt本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法，其特征在于，应用于基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别系统，所述基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别系统至少包括力致发光材料和周期性网格单元结构的智能蒙皮、高速相机、损伤识别模块，所述基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法，其特征在于，所述通过聚类算法，从所述若干张单元区域图像中筛选出损伤单元区域图像的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法，其特征在于，所述将所述损伤单元区域图像的损伤感应位置和对应的发光值输入到预先得到的智能蒙皮标定函数模型，计算得到所述轨道结构的损伤位置的应变数据的步骤之前，还需进行实验室标定，所述实验室标定步骤包括：
4.根据权利要求1所述的基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法，其特征在于，所述对所述应变数据进行分析，得到所述轨道结构的损伤检测结果的步骤包括：
5.根据权利要求4所述的基于组合型发光智能蒙皮的轨道
6.根据权利要求1所述的基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法，其特征在于，所述获取所述智能蒙皮覆盖的轨道结构的若干张单元区域图像的步骤包括：
7.根据权利要求1所述的基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法，其特征在于，所述建立所述损伤感应位置的温度、背景光强度与对应的发光值的第一函数关系的步骤包括：
8.根据权利要求1所述的基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法，其特征在于，所述智能蒙皮包括基底层，基底层为柔性材料，带有周期性分隔；表封层，表封层设于基底层的一侧，并与基底层围合呈容腔；感应层，感应层设于容腔内，为力致发光材料。
9.一种基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别系统，其特征在于，所述基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别系统包括力致发光材料和周期性网格单元结构的智能蒙皮、高速相机、损伤识别模块，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法，其特征在于，应用于基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别系统，所述基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别系统至少包括力致发光材料和周期性网格单元结构的智能蒙皮、高速相机、损伤识别模块，所述基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法，其特征在于，所述通过聚类算法，从所述若干张单元区域图像中筛选出损伤单元区域图像的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法，其特征在于，所述将所述损伤单元区域图像的损伤感应位置和对应的发光值输入到预先得到的智能蒙皮标定函数模型，计算得到所述轨道结构的损伤位置的应变数据的步骤之前，还需进行实验室标定，所述实验室标定步骤包括：
4.根据权利要求1所述的基于组合型发光智能蒙皮的轨道结构损伤识别方法，其特征在于，所述对所述应变数据进行分析，得到所述轨道结构的损伤检测结果的步骤包括：
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊芳，林健富，张文飞，任伟新，杜彦良，周海俊，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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