基于GPRS和EMD的嵌入式橋梁裂縫遠程監(jiān)測系統(tǒng)研究.pdf

1、裂縫是橋梁健康狀態(tài)的重要征兆之一，也是橋梁安全狀態(tài)惡化的重要根源之一，對其進行實時監(jiān)測具有十分重要的意義。隨著視頻掃描技術、計算機技術、無線傳輸技術和信號分析技術的迅猛發(fā)展，裂縫監(jiān)測呈現(xiàn)出新的面貌。本文主要對導師及其合作者提出的一款橋梁裂縫遠程監(jiān)測系統(tǒng)--BCMSBVF中的一些關鍵技術進行了研究和解決，實現(xiàn)了該系統(tǒng)的幾項重要功能，并對它們的有效性進行了驗證。
　　 本文系統(tǒng)中采用了一種新的信號分解方法--經(jīng)驗模態(tài)分解法(Empi

2、ricalMode Decomposition，EMD)來進行裂縫圖片處理。EMD是Hilbert-Huang變換(Hilbert-Huang Transform，HHT)信號處理方法的核心技術，它直接針對數(shù)據(jù)，可以自適應地將一維信號分解成有限個固有模態(tài)函數(shù)(Intrinsic Mode Function，IMF)。由于EMD分析方法是基于數(shù)據(jù)的局部特征尺度的，而不是其它既定函數(shù)(如傅立葉變換中的正余弦函數(shù))，因而EMD方法既可以適用于

3、平穩(wěn)信號，又能運用于非平穩(wěn)信號。EMD有幾項關鍵技術--包絡線擬合技術、終止準則技術、端點效應抑制技術等，這些技術的好壞決定了EMD結果的可靠性和有效性。針對EMD的端點效應抑制問題，本文成功實現(xiàn)了一種基于本征波匹配的抑制方法--本征波匹配預測法，并用巧妙構造的仿真信號和實測的實際信號算例驗證了本征波匹配預測法的有效性和先進性。橋梁裂縫監(jiān)測需要對圖像信號進行實時在線處理，但目前還沒有實時EMD方法。針對這一問題，本文使用信號分段、均值繼

4、承、重疊處理等幾項特別技術提出了實時EMD處理算法--重疊分段-均值繼承EMD法(簡稱SS-MIEMD)，從而實現(xiàn)了對在線信號的動態(tài)、連續(xù)、快速、高精度EMD處理。通過若干仿真和實測信號算例驗證了重疊分段-均值繼承EMD法的有效性和可行性，并將該算法擴展至了二維EMD方法。同時，本文將嵌入式技術、GPRS技術引入到BCMSBVF系統(tǒng)，構建并初步實現(xiàn)了一款基于GPRS和HHT的嵌入式橋梁裂縫遠程監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)結構簡潔、使用靈活，可以實現(xiàn)