橋梁健康監測信息的數據驅動處理方案分析

摘要：面對著大量的橋梁健康監測數據，需要針對這些數據進行科學細致的分析，將數據誤差控制在最小限度內，采用切實有效的數據驅動處理方案，從而良好發揮這些數據的優勢和作用，為推進橋梁安全穩定運營提供重要的前提條件。本文主要是從橋梁健康監測信息的有效數據分析入手，重點介紹了橋梁健康監測信息的數據驅動處理方案，為全面有效提升橋梁信息監測水平的持續提升提供一定借鑒和參考。

關鍵詞：橋梁；健康監測信息；數據驅動處理方案

橋梁在交通體系中占據重要比重，針對橋梁進行監測保證橋梁的安全，對于推進交通出行活動的順利開展具有積極意義。橋梁使用年限越長，越容易受到外在環境和車輛荷載的影響，導致總體承載力和剛度都逐漸下降，不利于充分有效保證橋梁的正常使用效果。對此，需要積極開展橋梁健康信息的監測工作，提升橋梁結構的安全運營水平。

1 橋梁健康監測信息的積極意義

開展全面充分的橋梁健康監測工作，能針對橋梁工程質量狀況進行全面分析和了解，掌握各項信息，為及時有效處理各項質量問題提供重要參考。通過橋梁健康監測信息，能保證各項數據資料的準確性持續提升，并且為工程質量的總體狀況監控工作提供重要的前提條件。橋梁工程在長期的運行過程中，容易受到較多外在因素的影響，再加上其本身建設過程中存在著的一些質量缺陷，從而容易出現一些鋼筋銹蝕、沉陷和裂縫問題，導致工程的總體使用質量和運行狀態不符合相關標準，影響到了人們的交通出行。在橋梁健康監測信息的綜合應用工作中，將能夠及時發現橋梁建設和使用中存在著的問題，并加以充分有效的處理，這樣將能夠盡可能的延長橋梁工程的使用壽命，給人們提供良好的基礎條件。

2 橋梁健康監測信息的數據驅動處理方案

2.1 全方面開展數據檢查工作

面對橋梁運行過程中存在著的質量問題，需要采用科學合理的方式和手段加以處理和應用，通過全方位的數據檢查，將能夠更為充分、細致、全面的掌握橋梁的總體健康狀況，為開展橋梁工程的總體監控，保障橋梁的安全穩定運行提供重要的信息支持。在收集大量數據資料時，需要做好全方位的數據檢查工作，將一些不符合要求的數據進行準確剔除，主要是指一些誤差較大、與檢測結果存在明顯差異的數據，從而保證后續數據監測結果分析具有較高的準確性。

2.2 數據處理方法

在處理橋梁健康監測信息的過程中，首先需要針對系統誤差進行處理，這是在重復測量數據的過程中，這些誤差值的大小和符號保持均衡，或者存在著一定規律性的誤差，這其中的橋梁健康監測過程中，這些數據的存在著試驗再現性和不可再重復性，開展理論上的推導是數據分析的主要方式，其中采用數據分析法將能夠起到良好效果。判斷數據中是否訊在著系統誤差，需要通過計算數據比較法、殘余誤差檢驗法以及計算數據比較法等，并針對儀器和周圍環境進行細致檢查，將干擾因素的影響進行有效控制。其次，采用粗大誤差數據處理方法進行準確判斷，能良好剔除數據中的一些粗大誤差信息。面對采集頻率較高所獲取到的大量數據進行分析時，通過拉伊達法則開展粗差分析工作，將能夠起到良好效果。[1]

2.3 數據驅動處理工作

數據驅動是通過處理和分析大量在線和離線過程數據，從中挖掘到各項數據中的隱含信息，為決策活動的順利開展，保證各項系統的監控、診斷以及優化工作取得良好效果。開展橋梁健康監測信息數據驅動處理工作的過程中，不會受到全局數學模型的限制，能夠為監測橋梁的各項數據信息提供重要的支持。數據驅動控制工作，能從數據到控制器進行綜合設計的無模型控制，并積極有效推進故障診斷工作。具體使用數據驅動方式進行橋梁健康監測信息處理的過程中，首先，需要將以往眾多橋梁信息數據進行充分收集，并以此構建起一定的歷史數據模型和預測模型，將這些模型和橋梁的實時運行情況進行逐一比較，這樣將能夠開展完整性的比較活動，實現故障診斷目標。在故障診斷過程中，主要是通過多元統計分析、小波分析、聚類分析等方式，從數據表層信息出發，盡可能的挖掘出其內在的一些隱含信息，從而為操作人員判斷橋梁的總體運行狀況提供科學合理的指導。[2]

3 橋梁健康監測信息的數據驅動處理方案的對比分析

3.1 橋梁健康監測信息方案對比

針對橋梁工程的監測，主要是通過測繪工具和監測系統，獲取各項運行參數和數據，通過分析其和橋梁工程施工建設中所要求的各項技術參數情況，進而獲得相應的檢測結果。這種數據監測方案應用過程中，信息和數據的獲取以及比較分析都容易出現較多的誤差，主要是因為其沒有經過全面的模擬，只能夠得出一些表面基礎的數據和信息，并且沒有進行算法的驗證工作，這樣就導致所得出的最終結論中埋藏著一些不準確的信息。想要充分有效推進橋梁工程健康監測信息的最終結果具有較高的準確性和真實性，從而為開展橋梁工程的總體養護工作提供重要的支持，需要充分發揮數據驅動處理方案的優勢和作用。積極明確橋梁工程數據驅動計算方式，將y（k），u（k）作為在k時可開展系統輸出、輸入的表示，將ny和nu作為系統未知階數的表示，而將f（……）表示未知的非線性函數，將能夠得出一般情況下的非線性離散時間系統：

Y（k+1）=f（y（k），……，y（kny），u（k），……，u（knu））。

并以此系統為重要根據，得出系統控制模型，開展橋梁信息系統的信息監測工作，將能夠為提升數據監測效果提供一定支持。數據驅動處理方案應用中，還需要將橋梁健康信息監測過程中的各項信息缺失信息進行補償分析，尋找到表層之下的一些信息，尋找到其中存在著異常情形的數據，將數據曲線進行處理之后，和理想之中的數據狀態進行細致對比，從而尋找到撓度測量點的最終結果。

3.2 數據驅動處理方案的優越性

采用數據驅動處理方案，有效處理橋梁信息，開展健康監測工作，具有積極優勢，主要表現在：其無須通過構建專門模型庫，使用的控制器較為簡單，運行速率較快；這一處理方案能夠有效分析和統計離線數據，不用受到在線監測數據分析的限制，同時能夠在較短時間內尋找到橋梁監測數據發展的趨勢，這樣在實際應用的過程中，十分敏感于異常數據的存在情況，因而能夠及時發現異常數據；通過數據驅動處理方案，不會受到信號接收環境的影響，隨時隨地都可以接收實時信息，并進行存儲，還能夠和模型驅動方法進行聯動，共同開展橋梁信息的監測工作，保證監測效果。

4 結語

橋梁工程實際運行過程中會受到較多因素的影響，需要針對其各項信息和數據進行綜合分析和監控，充分挖掘各項潛在信息，及時發現其中存在著的質量問題，并加以良好的處理，這樣將能夠延長橋梁工程使用壽命，充分發揮橋梁工程的應用優勢和作用，使其給人們的出行提供良好的前提條件。橋梁健康監測信息的數據驅動處理方案，在充分有效推進橋梁各項健康信息監測活動順利開展并取得良好成效方面具有積極意義。

參考文獻：

[1]梁宗保，胡怡然，張凱.橋梁健康監測信息的數據驅動處理方法研究[J].計算機技術與發展，2013（10）：258260.

[2]宗周紅，鐘儒勉，鄭沛娟，等.基于健康監測的橋梁結構損傷預后和安全預后研究進展及挑戰[J].中國公路學報，2014，27（12）：4657.

作者簡介：常開洪（1986），男，漢族，云南鎮雄人，在職碩士，講師，主要從事機電一體化控制方向；張富貴（1973），男，漢族，貴州仁懷人，博士，教授，主要從事農業信息學研究方向。