文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
桥梁健康监测系统及数据融合技术研究
姓名:李娟霞
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:李战明
20080501
摘要桥梁健康监测系统,是通过对桥梁结构状态的监测与评估,为分析评估桥梁使用寿命、桥梁的养护、维修与管理决策提供科学的依据。实现大型桥梁远程实时监测、信息的网络共享,是当今桥梁健康监测研究的重心。本文以实现远程采集和信息的网络共享为出发点,主要探讨了桥梁健康监测系统数据采集网络的形式,并对所采集数据的处理方法进行了研究。本文首先系统的研究了桥梁健康监测数据采集系统的重要地位、设计方法和原则。研究并提出实现远程采集和传输的方案:可以先建立起基于的桥梁健康监测系统,然后再将该桥梁的并入,应用提供的资源和条件,建立起某个地区乃至全国的桥梁结构健康监测系统,从而使实时的监测系统与现代网络技术结合,实现真正意义上的远程监测和信息的网络共享。其次,在对现场总线和以太网进行分析比较的基础上,设计了基于灰蕴那帕航】监测系统和灰蕴亍T诟们帕航】导嗖庀低持校肅总线连接现场测控设备,并通过灰蕴兀谢亟璞竿托畔⑼悠鹄矗佣迪智帕杭嗖庀殖∈莸脑冻采集和传输。应用此方案,可以在利用现有网络的基础上,充分发挥工业以太网和殖∽线的优势,实现整个桥梁监测控制系统的网络连接。最后,对桥梁健康监测信息的处理方法,进行初步研究。将滤波技术应用到桥梁健康监测中,以提高数据处理精度。为此,基于振动理论,建立了桥梁系统模型,并将其离散化;根据实际的离散时间系统,给出了采用滤波进行桥梁全结构的振动状态估计方法;并且本文将多个传感器的估计信息进行数据融合,以获得比滤波更为精确的估计信息。仿真结果表明:离散滤波可以较为有效地去除传感器噪声,经过数据融合后的估计信息比单个传感器的估计信息精度高。关键词:大型桥梁;健康监测;数据采集;数据融合;滤波硕士学位论文
插图索引图桥梁结构健康监侧系统图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图桥梁健康监测系统数据采集网络层次图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图桥梁健康监测系统数据采集网络结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图基于以太网的桥梁健康监测系统数据采集网络⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.诓緾控制器结构框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图发送楸ㄎ牧鞒獭图接收处理ㄎ牧鞒獭图以太网接口连接图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图以太帧发送流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图以太帧接收流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。以太网网关结构框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图分布式信息融合结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..传感器牧坎庑藕拧图传感器膋兰剖涑觥图融合后输出信号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图以太网网关的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯涌诓糠值缏吩硗肌图图匦榇砹鞒獭图数据融合过程流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图集中式信息融合结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图传感器的量测信号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图传感器的硕上学位论文
附表索引表安装健康监测系统的大型桥梁⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表桥梁监测系统使用的传感器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.表工业以太网和殖∽芟叩耐缧榉治霰冉稀酚杀砀袷健表集中式与分布式数据融合比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..表ㄑ缎椴恪痩桥梁健康监测系统及数据融合技术研究
第一章绪论课题的提出及意义大型桥梁造价动辄几亿甚至几十亿元,在交通、军事和社会生活等方面有着重要的战略意义。桥梁在建造和使用过程中,由于受到环境、有害物质的侵蚀,车辆、风、地震、疲劳、人为因素等作用,以及材料自身性能的不断退化,导致结构各部分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。这些损伤如果不能及时得到检测和维修,轻则影响行车安全和缩短桥梁使用寿命,重则导致桥梁突然破坏和倒塌。据统计,全世界桥梁因损伤、超载和极端荷载话ǖ卣造成近余座桥梁发生倒塌。美国和日本等国在经济腾飞时建造的桥梁性能衰退最快,。美国每年桥梁投资%用于更新维修旧桥,只有%用于新建桥梁。我国近年来也出现过几次重大桥梁事故:年眨宁波大桥在即将合拢的时候发生桥体断裂;年日,重庆綦江彩虹桥坍塌,人死亡,造成极其严重的社会影响:年眨ㄍ甯咂链笄欧⑸琶娑狭事故;年月眨拇ㄒ吮瞿厦糯笄徘琶娑狭烟鷑副;年眨东九江大桥遭运沙船撞击垮塌,事故造成酒底菇厥麓狭饺耸芮嵘耍碛人失踪;年眨戏锘讼卮笄趴逅鹿使苍斐擞瞿选我国现有公路桥余座,总长ɡ铮/陨系那帕憾即嬖诮峁剐匀毕荨不同程