[发明专利]一种用于土木工程结构健康监测的传感器系统

权利要求书

1.一种用于土木工程结构健康监测的传感器系统，包括中央处理器、数据采集及传感器子系统、数据管理与数据存储模块和结构健康状态评价系统，其特征在于：所述数据采集及传感器子系统上设有无线传感器网络和传感器自检测系统，所述无线传感器网络上设有光纤光栅应变和温度传感器、加速度传感器和压电薄膜应变和裂缝监测传感器，所述传感器自检测系统采用广义似然比检测方法进行故障检测，并通过相关量机故障分类法进行传感器故障类型的确定，所述传感器自检测系统对传感器故障的判断步骤如下：

步骤一：通过广义似然比检测方法对传感器数据进行广义似然比检验；

步骤二：确定异常传感器；

步骤三：得到预测浴场传感器数据；

步骤四：利用所有传感器健康数据构造RVM回归模型；

步骤五：根据步骤三和步骤四提取特征指标；

步骤六：通过相关量机故障分类法对单个传感器所有类型异常传感器数据提取的特征指标，进行构造RVM分类模型；

步骤七：得出传感器故障类型判断结果。

2.根据权利要求1所述的一种用于土木工程结构健康监测的传感器系统，其特征在于：所述中央处理器通过电性连接有数据管理与数据存储模块和结构健康状态评价系统，所述中央处理器与数据采集及传感器子系统通过无线局域网协议和设备，通过无线接入点进行系统连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于土木工程结构健康监测的传感器系统，其特征在于：所述无线传感器网络上的每一个节点都是有检测单元、处理单元、无线收发单元和电源模块组成。

4.根据权利要求1所述的一种用于土木工程结构健康监测的传感器系统，其特征在于：所述广义似然比检测方法步骤如下：

步骤一：采集传感器完好时的加速度数据；

步骤二：通过式

和

计算在H₀假设条件下的p(μ/v；H₀)；

步骤三：通过

和

计算在H₁假设条件下的p(μ/v；H₁)；

步骤四：重读步骤二和步骤三，直到所有的传感器的p(μ/v；H₀)和p(μ/v；H₁)计算完毕；

步骤五：通过式的方法确定每一个传感器的阈值γ；

步骤六：计算所有传感器在所有假设条件下的对数广义似然比s值及s的绝对值；

步骤七：将对数广义似然比s绝对值绘制成曲线和阈值γ作比较，得出结果。

5.根据权利要求1所述的一种用于土木工程结构健康监测的传感器系统，其特征在于：所述相关量机故障分类法步骤如下：

步骤一：选择样本构造特征向量；

步骤二：回归模型初始化并通过迭代求解α和ρ²，分类问题初始化并迭代求解α；

步骤三：计算μ和∑，回归模型中μ＝σ^-2∑Φ^Tt，∑＝(σ^-2Φ^TΦ+A)^-1分类模型中μ＝w_MP＝∑ФBt，∑(Ф^TBФ+A)^-1；

步骤四：利用公式

和

重新计算α和ρ²；

步骤五：重复步骤三，直到α和ρ²达到合适的收敛尺度；

步骤六：利用公式y_*＝μ^Tφ(X_*)预测新数据。