基于GPRS和EMD的嵌入式橋梁裂縫遠(yuǎn)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(jìn)行實(shí)時監(jiān)測具有十分重要的意義。隨著視頻掃描技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、無線傳輸技術(shù)和信號分析技術(shù)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(dǎo)師及其合作者提出的一款橋梁裂縫遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)--BCMSBVF中的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和解決，實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的幾項重要功能，并對它們的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 本文系統(tǒng)中采用了一種新的信號分解方法--經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法(Empi

2、ricalMode Decomposition，EMD)來進(jìn)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(shù)，它直接針對數(shù)據(jù)，可以自適應(yīng)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(yùn)用于非平穩(wěn)信號。EMD有幾項關(guān)鍵技術(shù)--包絡(luò)線擬合技術(shù)、終止準(zhǔn)則技術(shù)、端點(diǎn)效應(yīng)抑制技術(shù)等，這些技術(shù)的好壞決定了EMD結(jié)果的可靠性和有效性。針對EMD的端點(diǎn)效應(yīng)抑制問題，本文成功實(shí)現(xiàn)了一種基于本征波匹配的抑制方法--本征波匹配預(yù)測法，并用巧妙構(gòu)造的仿真信號和實(shí)測的實(shí)際信號算例驗(yàn)證了本征波匹配預(yù)測法的有效性和先進(jìn)性。橋梁裂縫監(jiān)測需要對圖像信號進(jìn)行實(shí)時在線處理，但目前還沒有實(shí)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(shù)提出了實(shí)時EMD處理算法--重疊分段-均值繼承EMD法(簡稱SS-MIEMD)，從而實(shí)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(shí)測信號算例驗(yàn)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(kuò)展至了二維EMD方法。同時，本文將嵌入式技術(shù)、GPRS技術(shù)引入到BCMSBVF系統(tǒng)，構(gòu)建并初步實(shí)現(xiàn)了一款基于GPRS和HHT的嵌入式橋梁裂縫遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔、使用靈活，可以實(shí)現(xiàn)