人工神经网络在大型桥梁健康监测系统中应用研究 - 中国土木科技网.PDFVIP

第 15 卷　第 2 期 15　 2 石 家 庄 铁 道 学 院 学 报 V o l N o 2002 年 6 月　　　　JOU RN A L O F SH IJ IA ZHU AN G RA ILW A Y IN ST ITU T E J un 2002 人工神经网络在大型桥梁健康监测系统中应用研究 庞胜利　吴瑰丽 (石家庄铁道学院电气工程系　石家庄　050043) 【摘要】介绍了基于现代新型传感技术以及人工神经网络中A R T 神经网络“边学习边工 作”的特性, 提出建立大型桥梁智能健康监测系统的构造模式。 【关键词】人工神经网络　智能化　健康监测系统 【中图分类号】 183　【文献标识码】　【文章编号(2002) T P A 1　引言 一个大型桥梁的健康监测系统, 应当具有和人一样的反应和处理功能, 当检测到桥梁整体处于外力或 内部应力变化等因素不足以对桥梁健康造成永久性伤害时, 系统可以象人体一样仅仅有选择的记录当前 状况或数据, 一旦系统检测到某些因素有可能对桥梁的安全健康状况构成威胁时, 需要及时作出判断并作 ( 出报警反应, 通知相关人员或部门采取相应措施。而此前的监测方法 如各种应力、倾斜度、水平度、振动索 ) 以及机械延展等 常常需要专业人员的参与, 而且应用起来繁琐异常。同时由于其结果复杂, 故测量使用率 偏低。 现代新型传感技术提供了诸如光纤传感器、压电传感器以及各种图象采集装置等性能优越的器件和 设备; 同时, 基于现场应用的如 、 等总线技术和相关的适用于各种复杂环境的工业计算机 PX I F IELDBU S 也应运而生。由于新型器件或设备普遍具有无零漂、温度和动态特性极好等优点, 对监测环境具有良好的 适应性, 使得对监测对象的长期实时测量成为可能。同样, 由于长期实时测量可以获得全天候的现场数据, 为人工神经网络技术中的学习、训练功能发挥作用提供了坚实的基础。 人工神经网络是一门崭新的信息处理学科, 它研究非程序的、大脑风格的信息处理的本质和能力。人 工神经网络的历史可以追溯到 20 世纪 40 年代, 并在 20 世纪 80 年代由于软件及硬件的环境得到非常大 的改进而逐步发展起来。虽然这是一门全新的学科, 但是由于其技术的先进性和实用性, 很快得到学术界 的瞩目, 并因此有了飞速的发展和更广泛的应用。采用人工神经网络技术处理大型桥梁健康监测系统这类 非结构性问题时, 其并行分布处理系统(PA RA LL EL D ISTR IBU T ED PRO CE SS IN G - PD P ) 无论在构成 原理还是在功能方面, 都更加接近人脑。 2　问题提出与解决 大型桥梁智能健康监测系统包括了对桥梁结构的健康监测与安全评价。既需要对运营阶段的桥梁结 构及其工作环境进行实时监测, 又需要利用监测得到的信息分析结构的健康状况并评估结构的可靠性。多 　　收稿 日期　200 11114　庞胜利　男　1968 年 8 月出生　讲师 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 64 石　家　庄　铁　道　学　院　学　报 第 15 卷 年来, 许多专家致力于桥梁结构安全检测方面的研究, 并取得了很多成果, 但是传统的检测手段多用于对 桥梁的外观及某些结构特性进行检测, 重点实现桥梁的一次性评估。如果要获得桥梁结构整体和全面的健 康评价信息, 则需要进行长期的实时监测, 并利用人工神经网络技术辅以小波分析、多传感器数据融合等 进行多层次、全方位的智能化数据处理,