[发明专利]一种基于卫星定位的桥梁转体监控系统

权利要求书

1.一种基于卫星定位的桥梁转体监控系统，其特征在于，所述系统包括：

卫星定位解算单元，用于采集转体桥梁的卫星原始观测数据，并对所述卫星原始观测数据进行定位解算，根据解算后的观测数据和桥梁尺寸数据计算单体桥的姿态数据，并将所述姿态数据传输至云端服务器；所述姿态数据包括转动角度和挠度；

液压控制单元，包括液压执行装置、下位机、控制模块；所述液压执行装置作用于桥梁转体，所述下位机与所述液压执行装置连接，所述控制模块与所述下位机通信连接；所述下位机实时获取所述液压执行装置的运行状态参数，并上传至所述云端服务器，所述控制模块根据所述云端服务器中的所述姿态数据和所述运行状态参数得到所述液压执行装置的控制指令，所述控制指令通过所述云端服务器传输至所述下位机，所述下位机根据接收到的控制指令控制所述液压执行装置驱动桥梁转体转动。

2.根据权利要求1所述的基于卫星定位的桥梁转体监控系统，其特征在于，所述系统还包括转体状态预警单元，所述转体状态预警单元用于从所述云端服务器中获取所述桥梁尺寸数据、所述姿态数据和所述运行状态参数，调用机器学习回归预测算法对所述桥梁尺寸数据、所述姿态数据和所述运行状态参数进行分析计算，得到每个桥梁的实时的转动角度、挠度和相邻两桥间的最小距离；并根据每个桥体的转速进行回归预判，当得到的回归预判结果满足预设预警告警条件时，所述控制模块发出预警告警信息及控制命令，所述控制命令为调整桥梁转体至非预设预警告警条件的状态的命令。

3.根据权利要求2所述的基于卫星定位的桥梁转体监控系统，其特征在于，所述机器学习回归预测算法中的回归模型为：

其中，x₁，x₂，...，x_n为n个自变量，所述自变量为t时刻n个监测点的转动角度、挠度或相邻两桥间的最小距离，ε为误差项，且服从正态分布N(0，σ²)；β₀，β₁，β₂，…，β_m为这m+1个自变量的系数，对m组实际观测到的样本数据引入矩阵记号：

其中X为模型设计矩阵，Y是随机向量，并且有：

y～N_n(XB，σ²)，ε～N_n(0，σ²E_n)，E_n为n阶单位矩阵；

因此得到包含n个样本的回归模型为：

其中，ε是不可观测到的随机误差向量，B是回归系数构成的向量；

利用最小二乘法估计回归参数：

设β_j'为β_j的估计值，i＝1，2，…，n，则当β_j为β_j'时的误差平方和为：

根据极限定理，当Q对B中各参数的偏导数为0时Q取得最小，即：

根据式m求解得：

其中，j＝1，2，…，m；

经过整理之后得到正规方程组为：

X^TXB＝X^TY

由线性代数的知识可知当X为满秩时，所述正规方程组的解为：

根据求得的实时转动角度、挠度或相邻两桥间的最小距离。

4.根据权利要求3所述的基于卫星定位的桥梁转体监控系统，其特征在于，所述根据每个桥体的转速进行回归预判，当得到的回归预判结果满足预设预警告警条件时，所述控制模块发出预警告警信息及控制命令，具体包括：

计算所述实时转动角度对时间的一次导数，得到实时转速；

将所述实时转速与所述转体状态预警单元内置的转速阈值进行比较，当实时转速大于转速阈值时发出预警告警信息及控制指令，否则不发出预警告警信息及控制指令。

5.根据权利要求1所述的基于卫星定位的桥梁转体监控系统，其特征在于，所述系统还包括三维监测平台，所述三维监测平台用于根据实时采集的桥梁姿态数据自动调整梁体形态和位置，形成与现场桥梁转体过程一致的虚拟空间BIM模型。