橋梁健康監(jiān)測(cè)信息的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理方案分析

摘要：面對(duì)著大量的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，需要針對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)細(xì)致的分析，將數(shù)據(jù)誤差控制在最小限度內(nèi)，采用切實(shí)有效的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理方案，從而良好發(fā)揮這些數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)和作用，為推進(jìn)橋梁安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)提供重要的前提條件。本文主要是從橋梁健康監(jiān)測(cè)信息的有效數(shù)據(jù)分析入手，重點(diǎn)介紹了橋梁健康監(jiān)測(cè)信息的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理方案，為全面有效提升橋梁信息監(jiān)測(cè)水平的持續(xù)提升提供一定借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：橋梁；健康監(jiān)測(cè)信息；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理方案

橋梁在交通體系中占據(jù)重要比重，針對(duì)橋梁進(jìn)行監(jiān)測(cè)保證橋梁的安全，對(duì)于推進(jìn)交通出行活動(dòng)的順利開(kāi)展具有積極意義。橋梁使用年限越長(zhǎng)，越容易受到外在環(huán)境和車(chē)輛荷載的影響，導(dǎo)致總體承載力和剛度都逐漸下降，不利于充分有效保證橋梁的正常使用效果。對(duì)此，需要積極開(kāi)展橋梁健康信息的監(jiān)測(cè)工作，提升橋梁結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營(yíng)水平。

1 橋梁健康監(jiān)測(cè)信息的積極意義

開(kāi)展全面充分的橋梁健康監(jiān)測(cè)工作，能針對(duì)橋梁工程質(zhì)量狀況進(jìn)行全面分析和了解，掌握各項(xiàng)信息，為及時(shí)有效處理各項(xiàng)質(zhì)量問(wèn)題提供重要參考。通過(guò)橋梁健康監(jiān)測(cè)信息，能保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)確性持續(xù)提升，并且為工程質(zhì)量的總體狀況監(jiān)控工作提供重要的前提條件。橋梁工程在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，容易受到較多外在因素的影響，再加上其本身建設(shè)過(guò)程中存在著的一些質(zhì)量缺陷，從而容易出現(xiàn)一些鋼筋銹蝕、沉陷和裂縫問(wèn)題，導(dǎo)致工程的總體使用質(zhì)量和運(yùn)行狀態(tài)不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，影響到了人們的交通出行。在橋梁健康監(jiān)測(cè)信息的綜合應(yīng)用工作中，將能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁建設(shè)和使用中存在著的問(wèn)題，并加以充分有效的處理，這樣將能夠盡可能的延長(zhǎng)橋梁工程的使用壽命，給人們提供良好的基礎(chǔ)條件。

2 橋梁健康監(jiān)測(cè)信息的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理方案

2.1 全方面開(kāi)展數(shù)據(jù)檢查工作

面對(duì)橋梁運(yùn)行過(guò)程中存在著的質(zhì)量問(wèn)題，需要采用科學(xué)合理的方式和手段加以處理和應(yīng)用，通過(guò)全方位的數(shù)據(jù)檢查，將能夠更為充分、細(xì)致、全面的掌握橋梁的總體健康狀況，為開(kāi)展橋梁工程的總體監(jiān)控，保障橋梁的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供重要的信息支持。在收集大量數(shù)據(jù)資料時(shí)，需要做好全方位的數(shù)據(jù)檢查工作，將一些不符合要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確剔除，主要是指一些誤差較大、與檢測(cè)結(jié)果存在明顯差異的數(shù)據(jù)，從而保證后續(xù)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析具有較高的準(zhǔn)確性。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

在處理橋梁健康監(jiān)測(cè)信息的過(guò)程中，首先需要針對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行處理，這是在重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)的過(guò)程中，這些誤差值的大小和符號(hào)保持均衡，或者存在著一定規(guī)律性的誤差，這其中的橋梁健康監(jiān)測(cè)過(guò)程中，這些數(shù)據(jù)的存在著試驗(yàn)再現(xiàn)性和不可再重復(fù)性，開(kāi)展理論上的推導(dǎo)是數(shù)據(jù)分析的主要方式，其中采用數(shù)據(jù)分析法將能夠起到良好效果。判斷數(shù)據(jù)中是否訊在著系統(tǒng)誤差，需要通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)比較法、殘余誤差檢驗(yàn)法以及計(jì)算數(shù)據(jù)比較法等，并針對(duì)儀器和周?chē)h(huán)境進(jìn)行細(xì)致檢查，將干擾因素的影響進(jìn)行有效控制。其次，采用粗大誤差數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，能良好剔除數(shù)據(jù)中的一些粗大誤差信息。面對(duì)采集頻率較高所獲取到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，通過(guò)拉伊達(dá)法則開(kāi)展粗差分析工作，將能夠起到良好效果。[1]

2.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理工作

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)是通過(guò)處理和分析大量在線(xiàn)和離線(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)，從中挖掘到各項(xiàng)數(shù)據(jù)中的隱含信息，為決策活動(dòng)的順利開(kāi)展，保證各項(xiàng)系統(tǒng)的監(jiān)控、診斷以及優(yōu)化工作取得良好效果。開(kāi)展橋梁健康監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理工作的過(guò)程中，不會(huì)受到全局?jǐn)?shù)學(xué)模型的限制，能夠?yàn)楸O(jiān)測(cè)橋梁的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息提供重要的支持。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制工作，能從數(shù)據(jù)到控制器進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)的無(wú)模型控制，并積極有效推進(jìn)故障診斷工作。具體使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行橋梁健康監(jiān)測(cè)信息處理的過(guò)程中，首先，需要將以往眾多橋梁信息數(shù)據(jù)進(jìn)行充分收集，并以此構(gòu)建起一定的歷史數(shù)據(jù)模型和預(yù)測(cè)模型，將這些模型和橋梁的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況進(jìn)行逐一比較，這樣將能夠開(kāi)展完整性的比較活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)故障診斷目標(biāo)。在故障診斷過(guò)程中，主要是通過(guò)多元統(tǒng)計(jì)分析、小波分析、聚類(lèi)分析等方式，從數(shù)據(jù)表層信息出發(fā)，盡可能的挖掘出其內(nèi)在的一些隱含信息，從而為操作人員判斷橋梁的總體運(yùn)行狀況提供科學(xué)合理的指導(dǎo)。[2]

3 橋梁健康監(jiān)測(cè)信息的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理方案的對(duì)比分析

3.1 橋梁健康監(jiān)測(cè)信息方案對(duì)比

針對(duì)橋梁工程的監(jiān)測(cè)，主要是通過(guò)測(cè)繪工具和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，獲取各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)和數(shù)據(jù)，通過(guò)分析其和橋梁工程施工建設(shè)中所要求的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)情況，進(jìn)而獲得相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果。這種數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)方案應(yīng)用過(guò)程中，信息和數(shù)據(jù)的獲取以及比較分析都容易出現(xiàn)較多的誤差，主要是因?yàn)槠錄](méi)有經(jīng)過(guò)全面的模擬，只能夠得出一些表面基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)和信息，并且沒(méi)有進(jìn)行算法的驗(yàn)證工作，這樣就導(dǎo)致所得出的最終結(jié)論中埋藏著一些不準(zhǔn)確的信息。想要充分有效推進(jìn)橋梁工程健康監(jiān)測(cè)信息的最終結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，從而為開(kāi)展橋梁工程的總體養(yǎng)護(hù)工作提供重要的支持，需要充分發(fā)揮數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理方案的優(yōu)勢(shì)和作用。積極明確橋梁工程數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)計(jì)算方式，將y（k），u（k）作為在k時(shí)可開(kāi)展系統(tǒng)輸出、輸入的表示，將ny和nu作為系統(tǒng)未知階數(shù)的表示，而將f（……）表示未知的非線(xiàn)性函數(shù)，將能夠得出一般情況下的非線(xiàn)性離散時(shí)間系統(tǒng)：

Y（k+1）=f（y（k），……，y（kny），u（k），……，u（knu））。

并以此系統(tǒng)為重要根據(jù)，得出系統(tǒng)控制模型，開(kāi)展橋梁信息系統(tǒng)的信息監(jiān)測(cè)工作，將能夠?yàn)樘嵘龜?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)效果提供一定支持。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理方案應(yīng)用中，還需要將橋梁健康信息監(jiān)測(cè)過(guò)程中的各項(xiàng)信息缺失信息進(jìn)行補(bǔ)償分析，尋找到表層之下的一些信息，尋找到其中存在著異常情形的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)曲線(xiàn)進(jìn)行處理之后，和理想之中的數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行細(xì)致對(duì)比，從而尋找到撓度測(cè)量點(diǎn)的最終結(jié)果。

3.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理方案的優(yōu)越性

采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理方案，有效處理橋梁信息，開(kāi)展健康監(jiān)測(cè)工作，具有積極優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在：其無(wú)須通過(guò)構(gòu)建專(zhuān)門(mén)模型庫(kù)，使用的控制器較為簡(jiǎn)單，運(yùn)行速率較快；這一處理方案能夠有效分析和統(tǒng)計(jì)離線(xiàn)數(shù)據(jù)，不用受到在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析的限制，同時(shí)能夠在較短時(shí)間內(nèi)尋找到橋梁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)展的趨勢(shì)，這樣在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，十分敏感于異常數(shù)據(jù)的存在情況，因而能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)；通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理方案，不會(huì)受到信號(hào)接收環(huán)境的影響，隨時(shí)隨地都可以接收實(shí)時(shí)信息，并進(jìn)行存儲(chǔ)，還能夠和模型驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，共同開(kāi)展橋梁信息的監(jiān)測(cè)工作，保證監(jiān)測(cè)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁工程實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到較多因素的影響，需要針對(duì)其各項(xiàng)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和監(jiān)控，充分挖掘各項(xiàng)潛在信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在著的質(zhì)量問(wèn)題，并加以良好的處理，這樣將能夠延長(zhǎng)橋梁工程使用壽命，充分發(fā)揮橋梁工程的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和作用，使其給人們的出行提供良好的前提條件。橋梁健康監(jiān)測(cè)信息的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理方案，在充分有效推進(jìn)橋梁各項(xiàng)健康信息監(jiān)測(cè)活動(dòng)順利開(kāi)展并取得良好成效方面具有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁宗保，胡怡然，張凱.橋梁健康監(jiān)測(cè)信息的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)處理方法研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2013（10）：258260.

[2]宗周紅，鐘儒勉，鄭沛娟，等.基于健康監(jiān)測(cè)的橋梁結(jié)構(gòu)損傷預(yù)后和安全預(yù)后研究進(jìn)展及挑戰(zhàn)[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2014，27（12）：4657.

作者簡(jiǎn)介：常開(kāi)洪（1986），男，漢族，云南鎮(zhèn)雄人，在職碩士，講師，主要從事機(jī)電一體化控制方向；張富貴（1973），男，漢族，貴州仁懷人，博士，教授，主要從事農(nóng)業(yè)信息學(xué)研究方向。