中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
目前傳感器應用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域，尤其大跨橋梁等結(jié)構(gòu)中已經(jīng)具有一定的理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗，但在地下結(jié)構(gòu)中應用較少，對地下結(jié)構(gòu)進行健康監(jiān)測系統(tǒng)中傳感器的優(yōu)化布置是該系統(tǒng)存在的重點和難點之一。因此這篇碩士論文結(jié)合天津站地下交通樞紐工程重點研究了地下結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中傳感器優(yōu)化布置的準則和方法，并對傳感器優(yōu)化布置的原理進行了詳細的分析。該論文首先建立天津站地下交通樞紐空間三維有限元模型，對其進行有限元模態(tài)分析，取得傳感器優(yōu)化布置計算所需節(jié)點的各階振型——位移模態(tài)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是進行傳感器優(yōu)化布置的基礎(chǔ)；第二步根據(jù)傳感器布置的原則即監(jiān)測精度和成本，設(shè)計三種地下結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的傳感器優(yōu)化布置方案，即效獨立法、MAC 法及改進MAC 法大型；最后應用Penny提出的評價各種傳感器布置方法優(yōu)劣的五條量化準則對三個傳感器優(yōu)化布置方法進行比較和評價。 
評價結(jié)果表明，改進MAC 法不僅理論合理、方便可行，而且大大縮短了計算所需的時間。該方法可為大型地下結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測中傳感器的優(yōu)化布置提供理論依據(jù)和方便快捷的實現(xiàn)工具，具有一定的實際應用意義和進一步研究的價值。
在城市地下綜合管廊中，其內(nèi)部承載了大量的重要管線，一旦有事故發(fā)生，所帶來的損失和影響十分巨大。因此，城市地下綜合管廊中比一般地下結(jié)構(gòu)的監(jiān)測要求更復雜，監(jiān)測項目也更多。為實現(xiàn)綜合管廊為各類管線提供舒適安全的環(huán)境，保障綜合管廊的安全性、實用性和耐久性，加強對綜合管廊內(nèi)環(huán)境監(jiān)測和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測以及評估十分必要，這也是50838標準中的要求。而傳感器是實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測功能的基本單元，通過傳感器采集整個管廊氣體、溫濕度、水位、沉降、電力、通訊數(shù)據(jù)實現(xiàn)對整個運行狀態(tài)的感知和風險的有效管控，這也是實現(xiàn)智慧管廊綜合管理和運營的基礎(chǔ)。從理論上講，綜合管廊使用的傳感器越多，環(huán)境特征和結(jié)構(gòu)特征的描述就越準確。但出于對經(jīng)濟成本方面的考慮，傳感器的數(shù)量總是有限的，因此合理布置傳感器，對現(xiàn)存的傳感器布局方案進行優(yōu)化是保證環(huán)境監(jiān)測和結(jié)構(gòu)監(jiān)測質(zhì)量的前提。
通過參考《地下結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的傳感器優(yōu)化布置方法研究》這篇碩士論文的方法，基于各管線、環(huán)境之間的災害風險耦合關(guān)系，遵循高效、集約原則，通過考慮到綜合管廊的空間結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)傳感器的位置、信號輸出狀態(tài)、電源要求、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和綜合管廊內(nèi)部環(huán)境等因素進行分析，對改進MAC 法作進一步改進或采用遺傳算法來選擇綜合管廊檢測目標上的最優(yōu)傳感器布點方案，是可行的，可分為燃氣艙和一般艙室中的傳感器布點方案進行單獨，應作為下一步研究的重點。
趙小崇 河北工業(yè)大學碩士論文
