基于現(xiàn)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(nèi)造成橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)需要傳輸大量數(shù)據(jù)到遠程的數(shù)據(jù)中心，實時性不高，不能很好地解決橋梁隨機損傷結(jié)構(gòu)的評估問題。 本文嘗試把機群技術(shù)引入橋梁健

2、康監(jiān)測系統(tǒng)，在橋梁現(xiàn)場對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲，并實時進行結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)實時性不高，橋梁現(xiàn)場多個下位機，僅用于控制數(shù)據(jù)采集，其資源利用率極低的特點，把現(xiàn)場的多個下位機組織成機群系統(tǒng)，并對基于現(xiàn)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(jié)構(gòu)基礎上，構(gòu)造出實時、經(jīng)濟的PC機群

3、橋梁健康監(jiān)測體系結(jié)構(gòu)。同時針對橋梁健康監(jiān)測PC機群的特點，對分布式數(shù)據(jù)采集的時間同步問題和分布式數(shù)據(jù)存儲分片進行了討論，把采集到的數(shù)據(jù)存儲在橋梁現(xiàn)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(jié)構(gòu)中采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程數(shù)據(jù)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(jīng)網(wǎng)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(jīng)網(wǎng)絡對橋梁結(jié)構(gòu)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(jīng)網(wǎng)絡加速比與連接權(quán)數(shù)、神經(jīng)節(jié)點數(shù)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(shù)用于神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡化，另外，對于神經(jīng)元節(jié)點在計算機節(jié)點上分配問題，首先把神經(jīng)節(jié)點轉(zhuǎn)化為圖，把圖的最大路徑作為目標函數(shù)來判別分配的優(yōu)劣程度，然后利用遺傳算法對神經(jīng)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