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申请/专利权人：昆山市交通工程发展中心

摘要：本发明涉及传感器数据技术领域，具体涉及一种基于多维传感器的桥梁轻量化监测方法，包括：采集每个位移传感器的桥梁传感数据序列以及实际移动数据序列；根据每个位移传感器在不同时间范围内相同采样时刻下传感数据与实际距离变动值之间的变化差异分布情况，得到数据原始误差程度；根据实际移动数据序列与桥梁传感数据序列中的数据分布情况与理想情况下对应分布情况之间的差异，以及数据原始误差程度，得到传感误差补偿权重；根据传感误差补偿权重，对桥梁进行监测。本发明提高了监测结果的准确性，提高了桥梁轻量化的监测效率。

主权项：1.一种基于多维传感器的桥梁轻量化监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：采集每个位移传感器的桥梁传感数据序列以及实际移动数据序列，所述桥梁传感数据序列包含多个传感数据，实际移动数据序列包含多个实际距离变动值，每个采样时刻对应一个传感数据以及一个实际距离变动值；根据每个位移传感器在不同时间范围内相同采样时刻下传感数据与实际距离变动值之间的变化差异分布情况，得到每个位移传感器的数据原始误差程度；所述根据每个位移传感器在不同时间范围内相同采样时刻下传感数据与实际距离变动值之间的变化差异分布情况，得到每个位移传感器的数据原始误差程度，包括的具体方法为：对于任意一个位移传感器，根据位移传感器的桥梁传感数据序列以及实际移动数据序列，得到位移传感器的桥梁传感曲线以及桥梁实际变动曲线；根据位移传感器的实际移动数据序列，得到位移传感器的波动剧烈时间区间以及波动微弱时间区间；根据位移传感器的波动剧烈时间区间以及波动微弱时间区间，分别在桥梁传感曲线以及桥梁实际变动曲线上对应不同数据之间的差异，得到位移传感器的数据原始误差程度，具体方法为： 式中，w表示位移传感器的数据原始误差程度；A表示位移传感器的波动剧烈时间区间中所有采样时刻的数量；f1a表示位移传感器的波动剧烈时间区间中第a个采样时刻在桥梁传感曲线上的数值；f2a表示位移传感器的波动剧烈时间区间中第a个采样时刻在桥梁实际变动曲线上的数值；B表示位移传感器的波动微弱时间区间中所有采样时刻的数量；F1b表示位移传感器的波动微弱时间区间中第b个采样时刻在桥梁传感曲线上的数值；F2b表示位移传感器的波动微弱时间区间中第b个采样时刻在桥梁实际变动曲线上的数值；||表示取绝对值；所述根据位移传感器的桥梁传感数据序列以及实际移动数据序列，得到位移传感器的桥梁传感曲线以及桥梁实际变动曲线，包括的具体方法为：利用最小二乘法分别对位移传感器的桥梁传感数据序列以及实际移动数据序列进行拟合，将位移传感器的桥梁传感数据序列经拟合后的拟合曲线记为桥梁传感曲线，将位移传感器的实际移动数据序列经拟合后的拟合曲线记为桥梁实际变动曲线；所述根据位移传感器的实际移动数据序列，得到位移传感器的波动剧烈时间区间以及波动微弱时间区间，包括的具体方法为：获取位移传感器的实际移动数据序列的局部边界采样时刻以及对照边界采样时刻；预设一个边界采样时刻数量T1以及一个对照边界采样时刻数量T2；将局部边界采样时刻左侧T1个采样时刻与局部边界采样时刻右侧T1个采样时刻共同构成的区间，记为位移传感器的波动剧烈时间区间；将对照边界采样时刻左侧T1个采样时刻与对照边界采样时刻右侧T1个采样时刻共同构成的区间，记为位移传感器的波动微弱时间区间；所述获取位移传感器的实际移动数据序列的局部边界采样时刻以及对照边界采样时刻，包括的具体方法为：对于位移传感器的实际移动数据序列中任意两个相邻的实际距离变动值，在这两个实际距离变动值中，将第二个实际距离变动值与第一个实际距离变动值的差值记为第一差值，将第二个实际距离变动值与第一个实际距离变动值之间采样时刻的差值记为第二差值，将第一差值与第二差值的比值记为第二个实际距离变动值的距离斜率；获取所有实际距离变动值的距离斜率，将距离斜率最大的实际距离变动值对应的采样时刻记为局部边界采样时刻，将距离斜率最小的实际距离变动值对应的采样时刻记为对照边界采样时刻；根据实际移动数据序列与桥梁传感数据序列中的数据分布情况与理想情况下对应分布情况之间的差异，以及每个位移传感器的数据原始误差程度，得到每个位移传感器的传感误差补偿权重；所述根据实际移动数据序列与桥梁传感数据序列中的数据分布情况与理想情况下对应分布情况之间的差异，以及每个位移传感器的数据原始误差程度，得到每个位移传感器的传感误差补偿权重，包括的具体方法为：对于任意一个位移传感器，在位移传感器的所有采样时刻中，将除位移传感器的对照边界采样时刻以外的每个采样时刻记为传感采样时刻；将传感采样时刻在位移传感器的桥梁传感曲线上的数值作为纵轴，将传感采样时刻在位移传感器的桥梁实际变动曲线上的数值作为横轴，构成二维坐标系，将所有传感采样时刻输入二维坐标系中获取若干传感数据点；根据所有传感数据点，构建位移传感器的理想传感位移直线以及传感位移拟合曲线；将每个传感数据点在传感位移拟合曲线上对应的数据点记为理想变化数据点，所述理想变化数据点对应一个斜率；将理想传感位移直线与传感位移拟合曲线的均方误差记为位移传感器的监测波动误差；根据理想传感位移直线的斜率以及位移传感器的监测波动误差，得到位移传感器的数据真实误差程度；根据位移传感器的传感位移拟合曲线、桥梁传感数据序列、实际移动数据序列、数据原始误差程度以及数据真实误差程度，得到位移传感器的传感误差补偿因子；获取所有位移传感器的传感误差补偿因子，将所有位移传感器的传感误差补偿因子进行线性归一化，将归一化后的传感误差补偿因子记为传感误差补偿权重；所述根据所有传感数据点，构建位移传感器的理想传感位移直线以及传感位移拟合曲线，包括的具体方法为：利用最小二乘法对所有传感数据点进行曲线拟合得到拟合曲线，并将拟合曲线记为位移传感器的传感位移拟合曲线；预设一个理想直线斜率T3，以第一个传感采样时刻的传感数据点为起点，作斜率为T3的射线，并将射线记为理想传感位移直线；所述根据理想传感位移直线的斜率以及位移传感器的监测波动误差，得到位移传感器的数据真实误差程度，包括的具体方法为： 式中，Q表示位移传感器的数据真实误差程度；β表示位移传感器的监测波动误差；G表示位移传感器的传感位移拟合曲线上所有理想变化数据点的数量；Kg表示位移传感器的传感位移拟合曲线上第g个理想变化数据点的斜率；T3表示预设的理想直线斜率；所述根据位移传感器的传感位移拟合曲线、桥梁传感数据序列、实际移动数据序列、数据原始误差程度以及数据真实误差程度，得到位移传感器的传感误差补偿因子，包括的具体方法为： 式中，δ表示位移传感器的传感误差补偿因子；表示位移传感器的传感位移拟合曲线中所有理想变化数据点的斜率的均值；FL表示位移传感器的实际移动数据序列中所有实际距离变动值的均值；w表示位移传感器的数据原始误差程度；Q表示位移传感器的数据真实误差程度；FE表示位移传感器的桥梁传感数据序列中所有传感数据的均值；所述根据每个位移传感器的传感误差补偿权重，对桥梁进行监测，包括的具体方法为：对于任意一个位移传感器的桥梁传感数据序列中的任意一个传感数据，将传感数据与位移传感器的传感误差补偿权重的乘积记为位移传感器的误差补偿传感数据；获取位移传感器的所有误差补偿传感数据；将每个位移传感器的所有误差补偿传感数据输入卡尔曼滤波器，得到每个位移传感器若干滤波后的误差补偿传感数据；预设一个方差阈值T4，若存在任意一个位移传感器的所有滤波后的误差补偿传感数据的方差大于T4，桥梁建设监测结果为不合格；根据每个位移传感器的传感误差补偿权重，对桥梁进行监测。

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