基于GPRS和EMD的嵌入式橋梁裂縫遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)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(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)具有十分重要的意義。隨著視頻掃描技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)和信號(hào)分析技術(shù)的迅猛發(fā)展，裂縫監(jiān)測(cè)呈現(xiàn)出新的面貌。本文主要對(duì)導(dǎo)師及其合作者提出的一款橋梁裂縫遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)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(xiàng)重要功能，并對(duì)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(hào)分解方法--經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法(Empi

2、ricalMode Decomposition，EMD)來(lái)進(jìn)行裂縫圖片處理。EMD是Hilbert-Huang變換(Hilbert-Huang Transform，HHT)信號(hào)處理方法的核心技術(shù)，它直接針對(duì)數(shù)據(jù)，可以自適應(yīng)地將一維信號(hào)分解成有限個(gè)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(hào)，又能運(yùn)用于非平穩(wěn)信號(hào)。EMD有幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)--包絡(luò)線(xiàn)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(duì)EMD的端點(diǎn)效應(yīng)抑制問(wèn)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(cè)法，并用巧妙構(gòu)造的仿真信號(hào)和實(shí)測(cè)的實(shí)際信號(hào)算例驗(yàn)證了本征波匹配預(yù)測(cè)法的有效性和先進(jìn)性。橋梁裂縫監(jiān)測(cè)需要對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)處理，但目前還沒(méi)有實(shí)時(shí)EMD方法。針對(duì)這一問(wèn)題，本文使用信號(hào)分段、均值繼

4、承、重疊處理等幾項(xiàng)特別技術(shù)提出了實(shí)時(shí)EMD處理算法--重疊分段-均值繼承EMD法(簡(jiǎn)稱(chēng)SS-MIEMD)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)在線(xiàn)信號(hào)的動(dòng)態(tài)、連續(xù)、快速、高精度EMD處理。通過(guò)若干仿真和實(shí)測(cè)信號(hào)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(shí)，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(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、使用靈活，可以實(shí)現(xiàn)