本發(fā)明涉及橋梁監(jiān)測(cè)，具體涉及基于多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的大跨橋梁渦振事件報(bào)警方法、系統(tǒng)、終端及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展，橋梁作為連接水系、山谷及城市的重要交通樞紐，其安全性和穩(wěn)定性成為了社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。然而，近年來國(guó)內(nèi)外多座橋梁頻繁遭遇渦激振動(dòng)(簡(jiǎn)稱渦振)事件，這種由風(fēng)荷載中的漩渦脫落引起的周期性振動(dòng)現(xiàn)象，不僅嚴(yán)重威脅著橋梁的結(jié)構(gòu)安全，還可能導(dǎo)致交通中斷、經(jīng)濟(jì)損失乃至社會(huì)恐慌。因此，如何有效識(shí)別并預(yù)警橋梁渦振，成為橋梁工程領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。

2、目前，眾多大跨橋梁布設(shè)了智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)獲取橋梁的結(jié)構(gòu)響應(yīng)及環(huán)境荷載等信息，為分析大跨橋梁結(jié)構(gòu)異常振動(dòng)提供了重要的數(shù)據(jù)。但對(duì)于渦振事件識(shí)別方法主要依賴于單一物理量或指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，如加速度、位移或風(fēng)速等。這些方法雖能在一定程度上反映橋梁的振動(dòng)狀態(tài)，但受限于單一指標(biāo)的局限性，往往難以全面捕捉渦振的復(fù)雜特征，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中存在較高的漏報(bào)率和誤報(bào)率。漏報(bào)可能使橋梁在不知不覺中承受持續(xù)的振動(dòng)損傷，誤報(bào)則可能引發(fā)不必要的恐慌和資源浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出基于多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的大跨橋梁渦振事件報(bào)警方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的的技術(shù)問題。本發(fā)明從渦振機(jī)理出發(fā)，建立多個(gè)可反應(yīng)橋梁渦振的指標(biāo)；并利用深度學(xué)習(xí)，深挖多指標(biāo)的內(nèi)在關(guān)系并做出是否報(bào)警的決策，避免了單一指標(biāo)漏報(bào)誤報(bào)的情況，提高渦振報(bào)警的可靠性。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案：

3、第一方面，提供了一種基于多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的大跨橋梁渦振事件報(bào)警方法，包括：

4、獲取橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)；

5、將橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)；

6、將橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行渦振表征處理，得到渦振表征參數(shù)；

7、將渦振表征參數(shù)通過預(yù)設(shè)的多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)渦振識(shí)別模型進(jìn)行預(yù)警識(shí)別，得到預(yù)警識(shí)別結(jié)果。

8、進(jìn)一步地，橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)包括撓度或加速度。

9、進(jìn)一步地，將橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)，包括：

10、采用巴特沃斯帶通濾波器對(duì)橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，得到橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)。

11、進(jìn)一步地，所述巴特沃斯帶通濾波器的階次為二階，截止頻率下限為0.2hz，截止頻率的上限為5hz。

12、進(jìn)一步地，渦振表征參數(shù)包括：最大振動(dòng)能量、振動(dòng)能量比、希爾伯特圓環(huán)內(nèi)外徑比、幅值與均方根比值和均方根值，將橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行渦振表征處理，得到渦振表征參數(shù)，包括：

13、對(duì)橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜密度分析，得到最大振動(dòng)能量以及振動(dòng)能量比；

14、對(duì)橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行希爾伯特變換分析，得到希爾伯特圓環(huán)內(nèi)外徑比；

15、對(duì)橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到幅值與均方根比值和均方根值。

16、進(jìn)一步地，所述方法還包括：

17、獲取預(yù)設(shè)的多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)渦振識(shí)別模型；

18、獲取預(yù)設(shè)的多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)渦振識(shí)別模型，包括：

19、構(gòu)建樣本數(shù)據(jù)集，樣本數(shù)據(jù)集中的樣本數(shù)據(jù)包括有最大振動(dòng)能量、振動(dòng)能量比、希爾伯特圓環(huán)內(nèi)外徑比、幅值與均方根比值和均方根值和對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽信息；

20、采用樣本數(shù)據(jù)集對(duì)初始模型進(jìn)行調(diào)整，直至初始模型對(duì)應(yīng)的損失函數(shù)收斂之后，得到預(yù)設(shè)的多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)渦振識(shí)別模型。

21、進(jìn)一步地，所述方法包括：

22、基于預(yù)警識(shí)別結(jié)果進(jìn)行預(yù)警處理；

23、基于預(yù)警識(shí)別結(jié)果進(jìn)行預(yù)警處理，包括：

24、若識(shí)別結(jié)果為存在渦振且均方根值rms滿足15cm/s2≦rms<31.5cm/s2，則響應(yīng)一級(jí)預(yù)警；

25、若識(shí)別結(jié)果為存在渦振且均方根值rms滿足31.5cm/s2≦rms<50cm/s2，則響應(yīng)二級(jí)預(yù)警；

26、若識(shí)別結(jié)果為存在渦振且均方根值rms滿足50cm/s2≦rms<80cm/s2，則響應(yīng)三級(jí)預(yù)警；

27、若識(shí)別結(jié)果為存在渦振且均方根值rms滿足rms≧80cm/s2，則響應(yīng)四級(jí)預(yù)警。

28、第二方面，提供了一種基于多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的大跨橋梁渦振事件報(bào)警系統(tǒng)，包括：

29、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，將橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)；

30、分析模塊，將橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行渦振表征處理；

31、指標(biāo)構(gòu)建模塊，獲取分析模塊渦振表征處理結(jié)果，構(gòu)建渦振表征參數(shù)；

32、決策模塊，將渦振表征參數(shù)通過預(yù)設(shè)的多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)渦振識(shí)別模型進(jìn)行預(yù)警識(shí)別，得到預(yù)警識(shí)別結(jié)果。

33、第三方面，提供一種終端，包括處理器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和存儲(chǔ)器，處理器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和存儲(chǔ)器相互連接，其中，存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序包括程序指令，處理器被配置用于調(diào)用程序指令，執(zhí)行如本申請(qǐng)第一方面中的步驟指令。

34、第四方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，上述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)用于電子數(shù)據(jù)交換的計(jì)算機(jī)程序，其中，上述計(jì)算機(jī)程序使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行如本申請(qǐng)實(shí)施例第一方面中所描述的部分或全部步驟。

35、由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益技術(shù)效果如下：

36、1.本發(fā)明從渦振機(jī)理出發(fā)，建立多個(gè)可反應(yīng)橋梁渦振的指標(biāo)；并利用深度學(xué)習(xí)，深挖多指標(biāo)的內(nèi)在關(guān)系并做出是否報(bào)警的決策，避免了單一指標(biāo)漏報(bào)誤報(bào)的情況，提高渦振報(bào)警的可靠性。

37、2.本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)獲取橋梁的動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理和分析，隨后通過訓(xùn)練好的模型進(jìn)行渦振識(shí)別。這種實(shí)時(shí)性保證了在渦振發(fā)生時(shí)能夠迅速響應(yīng)，及時(shí)發(fā)出預(yù)警，為橋梁管理人員提供寶貴的決策時(shí)間。

技術(shù)特征：

1.一種基于多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的大跨橋梁渦振事件報(bào)警方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的大跨橋梁渦振事件報(bào)警方法，其特征在于，所述橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)包括撓度或加速度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的大跨橋梁渦振事件報(bào)警方法，其特征在于，所述將所述橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的大跨橋梁渦振事件報(bào)警方法，其特征在于，所述巴特沃斯帶通濾波器的階次為二階，截止頻率下限為0.2hz，截止頻率的上限為5hz。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的大跨橋梁渦振事件報(bào)警方法，其特征在于，渦振表征參數(shù)包括：最大振動(dòng)能量、振動(dòng)能量比、希爾伯特圓環(huán)內(nèi)外徑比、幅值與均方根比值和均方根值，所述將橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行渦振表征處理，得到渦振表征參數(shù)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的大跨橋梁渦振事件報(bào)警方法，其特征在于，所述方法還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的大跨橋梁渦振事件報(bào)警方法，其特征在于，所述方法包括：

8.一種基于多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的大跨橋梁渦振事件報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.一種終端，其特征在于，包括處理器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和存儲(chǔ)器，所述處理器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和存儲(chǔ)器相互連接，其中，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括程序指令，所述處理器被配置用于調(diào)用所述程序指令，執(zhí)行如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括程序指令，所述程序指令當(dāng)被處理器執(zhí)行時(shí)使所述處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的大跨橋梁渦振事件報(bào)警方法、系統(tǒng)、終端及存儲(chǔ)介質(zhì)，屬于橋梁監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：獲取橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)；將所述橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)；將橋梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)預(yù)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行渦振表征處理，得到渦振表征參數(shù)；將所述渦振表征參數(shù)通過預(yù)設(shè)的多指標(biāo)協(xié)同驅(qū)動(dòng)渦振識(shí)別模型進(jìn)行預(yù)警識(shí)別，得到預(yù)警識(shí)別結(jié)果。本發(fā)明從渦振機(jī)理出發(fā)，建立多個(gè)可反應(yīng)橋梁渦振的指標(biāo)；并利用深度學(xué)習(xí)，深挖多指標(biāo)的內(nèi)在關(guān)系并做出是否報(bào)警的決策，避免了單一指標(biāo)漏報(bào)誤報(bào)的情況，提高渦振報(bào)警的可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉張浩,孟利波,羅凌峰,廖敬波,高文軍,鄭萬山,段敏,陳熠昕,郜朝軍,霍泓,余宗澤,劉千,王超,胡佳男,練豪杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶物康科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6