基于現場PC機群的橋梁健康監(jiān)測研究.pdf

1、隨著橋梁事故的逐年增加，橋梁健康監(jiān)測越來越受到政府和工程界重視。橋梁是一個比較復雜的系統(tǒng)，雖然正常情況下劣化是一個緩慢的過程，但其損壞具有一定的隨機性，在特定條件下，如突然的撞擊、地震等突然情況下，可能在很短時間內造成橋梁結構嚴重損壞甚至垮塌，這對橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)實時性提出了較高的要求，而傳統(tǒng)橋梁健康監(jiān)測體系結構需要傳輸大量數據到遠程的數據中心，實時性不高，不能很好地解決橋梁隨機損傷結構的評估問題。 本文嘗試把機群技術引入橋梁健

2、康監(jiān)測系統(tǒng)，在橋梁現場對監(jiān)測數據進行存儲，并實時進行結構評估，有效提高了橋梁監(jiān)測的實時性。為了改善橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的實時性，本文主要在以下兩方面進行了研究： 首先針對傳統(tǒng)橋梁監(jiān)測體系結構實時性不高，橋梁現場多個下位機，僅用于控制數據采集，其資源利用率極低的特點，把現場的多個下位機組織成機群系統(tǒng)，并對基于現場PC機群的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的必要性和可行性進行了分析。然后在分析傳統(tǒng)的橋梁健康監(jiān)測體系結構基礎上，構造出實時、經濟的PC機群

3、橋梁健康監(jiān)測體系結構。同時針對橋梁健康監(jiān)測PC機群的特點，對分布式數據采集的時間同步問題和分布式數據存儲分片進行了討論，把采集到的數據存儲在橋梁現場機群中，這樣，減少了傳統(tǒng)橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)體系結構中采集數據傳輸到遠程數據中心保存過程，提高了實時性。 另外，對橋梁健康評估中常用的神經網絡算法進行改進，以使其適應橋梁健康監(jiān)測PC機群的并行環(huán)境，利用并行神經網絡對橋梁結構健康進行評估，縮短了評估時間，從而提高實時性。其具體改進如下：首

4、先對并行神經網絡加速比與連接權數、神經節(jié)點數之間的關系進行分析，在分析的基礎上分，提出了一個新的遺傳算法適應度函數用于神經網絡結構簡化，另外，對于神經元節(jié)點在計算機節(jié)點上分配問題，首先把神經節(jié)點轉化為圖，把圖的最大路徑作為目標函數來判別分配的優(yōu)劣程度，然后利用遺傳算法對神經元節(jié)點在計算節(jié)點上的分配進行優(yōu)化。 本文的研究成果能較大地提高橋梁健康監(jiān)測的實時性，但橋梁健康監(jiān)測是一個復雜的系統(tǒng)，涉及到很多方面的問題，同時，如何提高機群系