基于互相關(guān)分析的橋梁應(yīng)變傳感器故障診斷

劉張浩，秦小平，李 力，易航宇，劉懷林

(1.招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶 400067；2.重慶物康科技有限公司，重慶 404100；3.橋梁工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400067)

為避免橋梁、隧道、地鐵等重要基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)生事故時(shí)造成重大生命與財(cái)產(chǎn)損失，這類設(shè)施多布置了安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過各種傳感器對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并適時(shí)給出預(yù)警和評(píng)估[1-2]。但大型基礎(chǔ)設(shè)施布置的傳感器數(shù)量眾多，且一般傳感器工作環(huán)境復(fù)雜，易受溫度、濕度和電磁環(huán)境等的影響，會(huì)出現(xiàn)故障、性能的衰退甚至失效，致使采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)失真甚至錯(cuò)誤，這對(duì)后續(xù)的預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)帶來嚴(yán)重影響，產(chǎn)生誤診斷、誤報(bào)警，甚至造成不可估量的損失[3-7]。

根據(jù)數(shù)據(jù)處理方式不同，傳感器故障診斷方法分為3類[8]：基于模型的方法[9-10]、基于信號(hào)處理的方法[5-7]和基于知識(shí)的方法[11-15]。其中，基于信號(hào)處理的方法[7]目前應(yīng)用最廣。杜海蓮等[15]提出了基于主元的故障診斷法，把多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，形成主元和殘差2個(gè)空間，對(duì)殘差在空間上進(jìn)行投影，從而獲取故障信息。胡順仁等[5]通過分析橋梁傳感器故障演變過程，建立了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化殘差模型，根據(jù)殘差偏離量的取值對(duì)故障進(jìn)行判定和故障時(shí)間定位。安星等[7]提出累積殘差貢獻(xiàn)率和加權(quán)統(tǒng)計(jì)量對(duì)傳統(tǒng)的主元分析方法進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器故障的快速診斷，同時(shí)提出了分時(shí)段檢驗(yàn)的方法，將改進(jìn)的主元分析用于實(shí)際橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器故障診斷，但并未指出常見傳感器故障識(shí)別方法。……