[发明专利]桥梁结构安全智能监测系统

权利要求书

1.桥梁结构安全智能监测系统，其特征是，包括数据采集装置、基站和数据处理装置；所述数据采集装置包括多个传感器节点，传感器节点对桥梁各危险部位进行监测感知，并将获得的桥梁危险部位感知数据发送至基站；所述基站汇聚各传感器节点发送的桥梁危险部位感知数据，进行处理后转发至数据处理装置；数据处理装置用于对基站发送的桥梁危险部位感知数据进行分析和处理。

2.根据权利要求1所述的桥梁结构安全智能监测系统，其特征是，所述桥梁危险部位感知数据包括桥梁危险部位的应力数据、加速度数据、位移数据。

3.根据权利要求1所述的桥梁结构安全智能监测系统，其特征是，所述数据处理装置包括处理器和显示器，该处理器将收到的桥梁危险部位感知数据与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示器进行比较结果显示。

4.根据权利要求1-3任一项所述的桥梁结构安全智能监测系统，其特征是，在传感器节点采集桥梁危险部位感知数据前，基站确定传感器节点中的易故障节点，并构建易故障节点列表，在发送桥梁危险部位感知数据到监控中心前，基站对易故障节点发送的桥梁危险部位感知数据进行异常检测，并对检测出的异常桥梁危险部位感知数据进行处理。

5.根据权利要求4所述的桥梁结构安全智能监测系统，其特征是，基站对易故障节点发送的桥梁危险部位感知数据进行异常检测，具体包括：

(1)基站获取易故障节点X_i的所有除易故障节点外的邻居节点集合Φ(X_i)，并确定邻居节点集合Φ(X_i)中每个邻居节点的故障概率；

(2)接收易故障节点X_i在t时刻采集的桥梁危险部位感知数据y_i(t)和邻居节点集合Φ(X_i)中各邻居节点X_j在t时刻采集的桥梁危险部位感知数据y_j(t)，其中j＝1,2,…,m_i，m_i为邻居节点集合Φ(X_i)中的邻居节点数量；

(3)计算y_i(t)的比较桥梁危险部位感知数据值，设y_i′(t)表示y_i(t)的比较桥梁危险部位感知数据值，y_i＇(t)的计算公式为：

式中，S_j为邻居节点集合Φ(X_i)中邻居节点X_j的故障概率，d(X_i,X_k)为邻居节点集合Φ(X_i)中邻居节点X_k与易故障节点X_i之间的距离，d(X_i,X_j)邻居节点X_j与易故障节点X_i之间的距离；

(4)若|y_i(t)-y_i＇(t)|>δ，δ为设定的误差阈值，则判定该桥梁危险部位感知数据y_j(t)为异常桥梁危险部位感知数据。

6.根据权利要求5所述的桥梁结构安全智能监测系统，其特征是，所述对检测出的异常桥梁危险部位感知数据进行处理，具体包括：

(1)设易故障节点X_v采集的一个异常桥梁危险部位感知数据为y_v(t)，获取y_v(t)的前一时刻桥梁危险部位感知数据y_v(t-1)和后一时刻桥梁危险部位感知数据y_v(t+1)，以及y_v(t)的比较桥梁危险部位感知数据值y_v′(t)；

(2)按照下列公式计算异常桥梁危险部位感知数据为y_v(t)的替代值y_v^T(t)，将y_v^T(t)替换y_v(t)：

式中，p₁、p₂为设定的权重系数，且满足p₁+p₂＝1。