中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
建立了兩階段的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)快速處理與分析評(píng)估方法：1）數(shù)據(jù)快速處理。首先對(duì)原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行異常檢測(cè)，剔除異常數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。其次，將篩選出的正常數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮與還原網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高精度的數(shù)據(jù)壓縮與還原，從而降低數(shù)據(jù)傳輸壓力；2）結(jié)構(gòu)分析評(píng)估。相比于原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)質(zhì)量上有了明顯的提升。在此基礎(chǔ)上，與橋梁結(jié)構(gòu)性能直接相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)可通過(guò)優(yōu)化后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速有效地分析，從而進(jìn)一步提高了橋梁健康監(jiān)測(cè)的效率。
（1）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)快速處理
橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的快速處理包括數(shù)據(jù)異常檢測(cè)和數(shù)據(jù)壓縮兩個(gè)步驟，流程框架如圖所示。
傳感采集設(shè)備的故障或損壞是導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常的主要原因之一，這類異常數(shù)據(jù)無(wú)法真實(shí)的反應(yīng)結(jié)構(gòu)響應(yīng)且會(huì)影響結(jié)構(gòu)分析的可靠性，因此需要進(jìn)行剔除或修正。針對(duì)這類一維的異常數(shù)據(jù)，建立基于卷積網(wǎng)絡(luò)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)方法，將原始的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)段輸入至網(wǎng)絡(luò)并通過(guò)逐層的一維卷積核提取其高維特征，隨后預(yù)測(cè)輸入數(shù)據(jù)段的分類。同時(shí)，采用均方誤差函數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)。與此同時(shí)，在訓(xùn)練數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò) Adam 優(yōu)化算法迭代更新網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。
由于異常數(shù)據(jù)壓縮后難以再進(jìn)行還原，因此數(shù)據(jù)壓縮在數(shù)據(jù)異常檢測(cè)之后進(jìn)行。在借鑒傳統(tǒng)的基于字典的數(shù)據(jù)壓縮方法的基礎(chǔ)上，提出基于卷積自編碼網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)壓縮方法，主要分為數(shù)據(jù)壓縮網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)重建網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)部分。數(shù)據(jù)壓縮網(wǎng)絡(luò)用于把輸入的原始時(shí)間序列數(shù)據(jù)壓縮到指定大小，其中僅包含卷積層，非線性激活層和批正則化層，不包含全連接層。重建網(wǎng)絡(luò)用于把壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行還原，首先將壓縮數(shù)據(jù)通過(guò)全連接層調(diào)整數(shù)據(jù)尺寸，隨后將壓縮數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)標(biāo)簽信息輸入至重建網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)數(shù)層連續(xù)反卷積層輸出還原數(shù)據(jù)。
（2）基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)快速評(píng)估
及時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)目標(biāo)橋梁進(jìn)行評(píng)估是橋梁健康監(jiān)測(cè)的最終目的，橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為此提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。如何充分地利用系統(tǒng)中各類型監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并從中提取出與結(jié)構(gòu)性能直接相關(guān)的信息，是實(shí)現(xiàn)快速有效結(jié)構(gòu)性能評(píng)估的關(guān)鍵。在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)中，橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)隨著時(shí)間的推移產(chǎn)生各類結(jié)構(gòu)問(wèn)題，并由此導(dǎo)致其剛度的降低，從而影響其承載能力。因此，準(zhǔn)確識(shí)別橋梁剛度，對(duì)于橋梁承載能力的合理評(píng)價(jià)具有重要的意義。傳統(tǒng)的評(píng)估方法通常需要部署大量的傳感器并導(dǎo)致交通的中斷，因而效率低下、成本高昂。為此，融合車載信息和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立了一套快速、低成本、高效率的結(jié)構(gòu)評(píng)估方法，可對(duì)連續(xù)梁橋區(qū)域分布剛度進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別。
結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)區(qū)域的平均剛度可由的力矩包絡(luò)面積（Moment Envelope Area，MEA）和曲率包絡(luò)面積（Curvature Envelope Area，CEA）共同計(jì)算。
融合橋面車載信息和橋下變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)剛度識(shí)別方法提供了一種新的思路，通過(guò)利用不同來(lái)源的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可對(duì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行快速、有效的評(píng)估。相比之下，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析方法往往需要投入大量的人力、物力和時(shí)間，這種基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)融合的方法使得SHM系統(tǒng)的應(yīng)用成本和能源消耗均得到了降低。
中交路橋科技結(jié)合多年行業(yè)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，融合數(shù)字經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全體系發(fā)展需求，構(gòu)建“智能監(jiān)測(cè)、科技領(lǐng)先、智慧城市、數(shù)字賦能”的品牌戰(zhàn)略，形成了工程檢測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)、數(shù)字化研發(fā)運(yùn)維三大業(yè)務(wù)板塊。公司技術(shù)實(shí)力雄厚，當(dāng)前擁有一支高素質(zhì)工程醫(yī)生團(tuán)隊(duì)，囊括了鐵道工程、城市道路與公路、橋梁工程、隧道工程、建筑工程、水利工程、工程物探、安全技術(shù)、電力、信號(hào)、集成電路、智能科學(xué)等專業(yè)。公司試驗(yàn)、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備齊全，用于試驗(yàn)檢測(cè)、測(cè)繪的儀器設(shè)備共計(jì)千余套，為試驗(yàn)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)、準(zhǔn)確提供了硬件保證。
