[发明专利]一种大跨度拱桥施工期大风预警方法及系统

权利要求书

1.一种大跨度拱桥施工期大风预警方法，其特征在于，包括：

步骤1：由安装在所述大跨度拱桥预定位置处的风速监测设备实时监测风速序列；

步骤2：在监测到的实时风速序列中提取不少于十天的历史风速序列，对所提取的历史风速序列进行插值处理与异常点剔除，对所述历史风速序列进行平均化处理，得到平均时距为10min的超短时风速预测序列和平均时距为1h的短时风速预测序列；

步骤3：对步骤2所得的平均时距为10min的超短时风速预测序列进行多尺度分解、特征选取、重新组合，形成干扰预测精度的风速序列与可预测风速序列；

步骤4：基于ARIMA-GARCH模型分别对所述干扰预测精度的风速序列与可预测风速序列进行建模，通过递归计算得到所述短时风速预测序列对应的确定性风速预测值和预测残差序列；

步骤5：基于纯随机性检验对所述预测残差序列进行自相关性迭代运算，挖掘所述预测残差序列中蕴含的不确定信息，采用非参数自适应核密度估计方法根据所述不确定信息计算风速概率预测区间，并输出与所述超短时风速预测序列对应的超短时预测结果，所述预测结果包括：确定性风速预测值以及所述风速概率预测区间；

步骤6：对步骤2所得平均时距为1h的短时风速预测序列进行步骤3~步骤5的计算，求解所述短时风速预测序列对应的短时预测结果；

步骤7：提取所述历史风速序列对应的每小时内6个10min平均风速的最大值和每小时平均风速，通过和的函数分别拟合每小时内6个10min平均风速的最大值与每小时平均风速大小间的关系，选取拟合系数a₁和a₂中的较大值为修正系数，并根据所述修正系数调整所述短时风速预测序列的预测结果；

其中，y₁、y₂表示每小时内6个10min平均风速的最大值；x₁、x₂表示每小时平均风速；a₁、a₂表示拟合系数，b为常数项；

步骤8：将步骤5、步骤7输出的超短时预测结果与短时预测结果与预设的多级风速阈值进行比较，并根据比较结果输出对应的预警指令。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：

将风速监测设备安装固定于辅助所述大跨度拱桥施工的两个临时缆索塔架上的三层预定位置处，所述两个临时缆索塔架分别位于所述大跨度拱桥的两侧；其中，在每个所述临时缆索塔架的拱圈轮廓高度处安装三维超声风速仪，在每个所述临时缆索塔架的最高点与最低点安装二维机械式风速仪。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤301：采用改进的VMD方法对所述风速预测序列进行多尺度分解，得到其对应的多个分解子分量；

步骤302：基于样本熵方法对所述风速预测序列及其对应的多个分解子分量进行复杂性度量；

步骤303：基于Kullback-Leibler散度方法对所述风速预测序列及其对应的多个分解子分量进行相关性度量；

步骤304：分别计算多个分解子分量占所述风速预测序列的能量比：

；

式中，i、j为变量；r为分解子分量数目；n为数据点个数；a_i为第i阶分解子分量的幅值；

步骤305：根据步骤302~步骤304的复杂性度量结果、相关性度量结果、能量比计算结果形成所述干扰预测精度的预测风速序列与可预测风速序列。