【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及输电铁塔安全检测，尤其涉及一种基于ingo-svm的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法。
技术介绍
1、输电铁塔作为电能输送的重要载体，保障其安全运行是保障电能安全输送的关键环节。其中用于固定连接输电铁塔基础与塔腿的地脚螺栓在建设过程中受到来自施工人员等多种不确定因素影响，导致其可能存在螺母缺失的可能，这种缺陷使得铁塔与基础连接不牢，直接影响输电铁塔的承载性能，给整条输电线路的安全运行留下了巨大的潜在隐患。因此，无损输电铁塔地脚螺栓螺母缺失缺陷，对保证电能安全输送有着极其重大的意义。
2、在对被混凝土包裹的铁磁物质进行无损检测方面，现阶段国内外主要采用电磁感应无损检测法，其中于津等介绍了一种基于钢筋磁化效应的钢筋定位及埋深的电磁无损检测方法，该方法通过对霍尔传感器位置的合理设计，使得在无铁磁物质干扰的情况下检测到单根钢筋的位置以及埋深信息。但是该方法并不适应复杂环境下的电磁无损检测，由于磁场强度信号相互干扰，使得信号之间会呈现非线性关系，无法通过简单的信号处理达到理想的检测效果；冉崇伟等关于混凝土中单根钢筋位置的检测，提出了一种基于磁耦合谐振涡流检测的方法，该方法利用磁耦合谐振涡流的检测特性，在电磁无损检测的探测距离方面有着很大的提升，同样，在面临地脚螺栓螺母缺失这类检磁场信号干扰较大的检测对象时，依旧无法通过检测结果对螺母的缺失类型进行直接分析。为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于改进北方苍鹰优化算法(ingo)优化的支持向量机(svm)分类检测方法(ingo-svm)，针对输电铁塔地脚螺栓缺
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：解决上述
技术介绍
中存在的问题，提供一种基于ingo-svm的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，该方法通过svm的高维映射，将在低维度中的呈非线性相关的输入输出量映射到高维进行分类，提升了输电铁塔地脚螺栓螺母缺失等级评估的准确性。
2、为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：
3、基于ingo-svm的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、s1.进行电磁无损检测实验得到输电铁塔地脚螺栓螺母缺失缺陷评估数据集；
5、s2.采用北方苍鹰优化算法对数据进行处理；
6、s3.采用cubic混沌映射与小孔成像反向学习策略对北方苍鹰优化算法进行优化，得到改进北方苍鹰优化算法；
7、s4.利用改进的后的北方苍鹰优化算法优化支持向量机，得到改进北方苍鹰优化算法优化支持ingo-svm模型；
8、s5.将待检输电铁塔地脚螺栓具体参数导入ingo-svm模型，进行铁塔地脚螺栓螺母缺失等级评估。
9、在s1中，进行输电铁塔地脚螺栓螺母缺失缺陷的电磁无损检测实验，通过改变混凝土保护帽中地脚螺栓的螺杆直径、保护层厚度、垫板厚度以及螺母个数，得到四种因素变化下的磁场强度信号，同时将螺母缺失的缺陷换分为无螺母缺失、缺失一个螺母和缺失两个螺母，记作0、1、2三个等级，并将上述实验结果与评估标准结合，将归一化处理后的数据作为算法模型的分析样本。
10、在s2中，北方苍鹰种群初始化，设置适应度函数，设置适应度函数的方程如下：
11、
12、式(1)中：w代表输电铁塔地脚螺栓检测数据集；si代表样本的磁场强度实际值；代表样本的磁场强度训练值。
13、在s2中，北方苍鹰优化算法处理分为两步，分别为探索识别目标猎物与目标猎物的追击、逃亡，在探索识别目标猎物阶段，该阶段的数学模型如下：
14、
15、
16、
17、式(2)、(3)、(4)中：pi表示第i只苍鹰所追击的目标猎物位置；表示对应位置的目标函数值；k取范围为[1,n]且不为i的随机自然数；表示第i只苍鹰的新状态，其中表示其在j第维度的新状态，finew,p1是其最新状态所对应的目标函数值；r取范围为[0,1]的随机数，i取1或2，二者用于搜索以及更新中生成北方苍鹰优化算法随机行为的随机数；
18、在目标猎物的追击、逃亡阶段，假设此次狩猎半径为r，该阶段的数学模型如下：
19、
20、
21、
22、式(5)、(6)、(7)中：表示第i只苍鹰在第二阶段更新后的新状态，其中表示其在j第维度的新状态，finew,p2是其最新状态所对应的目标函数值；t表示当前所迭代的次数，t而表示最大迭代的次数。
23、在s3中，在北方苍鹰优化算法中加入cubic混沌映射，其数学模型如下：
24、xn+1＝ρxn(1-xn2) (8)
25、式(8)中：xn∈(0,1)，ρ表示控制参数，用于控制混沌性质以及非线性程度；
26、在迭代次数一定后，适应度值会保持固定值不变，引入小孔成像反向学习策略对种群进行优化；其中，在北方苍鹰优化算法中，假设每只苍鹰的位置变化区间取[ai,bi],高度为h的火焰所在横坐标为xi,j，通过小孔成像，火焰会在横坐标为xi,j*的位置产生高度为h的倒影，通过三角形相似原理可得：
27、
28、令m＝h/h表示缩放因子，则xi,j*的表达式为：
29、
30、由式(9)、(10)可知，随着缩放因子m值的减小，正解值与反解值相差越大，当m＝1时，该式退化为一般的反向学习策略。
31、在s4中，通过s2与s3，更新北方苍鹰种群，计算每只北方苍鹰的适应度值与当前对应的最优位置，运行算法至最大迭代次数时停止更新，并将其最小适应度值与其对应的最优位置赋予支持向量机中的惩罚参数c和核函数参数g；其中，支持向量机的目标是找到一个最优超平面来区分两个或多个类别，超平面优化问题模型如下：
32、
33、s.t. yi(ωxi+b)≥1-εi (11)
34、式(11)中：ω为超平面的法向量；b为超平面的偏移距离；ε为引入的松弛变量，用于放宽函数的间隔距离限制；min表示距离分类直线最近的点；c为引入的惩罚因子，用于权衡函数分类准确度与函数间隔距离限制的权衡；
35、支持向量机的另一个重要部分为核函数及其核函数参数，选择径向基数为核函数，其表达式如下：
36、
37、式(12)中，x1为rbf中心；g为核函数参数，表示被使用限制函数的覆盖范围；k()表示核函数；k(x1,x2)表示距离中心点x1的最大位置；
38、将支持向量机的寻优问题转变为对其惩罚因子c以及径向基数的核函数参数g进行寻优。
39、进一步地，利用迭代得到的最优c、g参数和最小适应度值构建svm评价模型，将s1中实验样本数据和改进之后评估算法结合，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于INGO-SVM的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于INGO-SVM的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，其特征在于：在S1中，进行输电铁塔地脚螺栓螺母缺失缺陷的电磁无损检测实验，通过改变混凝土保护帽中地脚螺栓的螺杆直径、保护层厚度、垫板厚度以及螺母个数，得到四种因素变化下的磁场强度信号，同时将螺母缺失的缺陷换分为无螺母缺失、缺失一个螺母和缺失两个螺母，记作0、1、2三个等级，并将上述实验结果与评估标准结合，将归一化处理后的数据作为算法模型的分析样本。
3.根据权利要求1所述的基于INGO-SVM的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，其特征在于：在S2中，北方苍鹰种群初始化，设置适应度函数，设置适应度函数的方程如下：
4.根据权利要求1所述的基于INGO-SVM的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，其特征在于：在S2中，北方苍鹰优化算法处理分为两步，分别为探索识别目标猎物与目标猎物的追击、逃亡，在探索识别目标猎物阶段，该阶段的数学模型如下：
5.根据权利要求1
6.根据权利要求1所述的基于INGO-SVM的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，其特征在于：在S4中，通过S2与S3，更新北方苍鹰种群，计算每只北方苍鹰的适应度值与当前对应的最优位置，运行算法至最大迭代次数时停止更新，并将其最小适应度值与其对应的最优位置赋予支持向量机中的惩罚参数c和核函数参数g；其中，支持向量机的目标是找到一个最优超平面来区分两个或多个类别，超平面优化问题模型如下：
7.根据权利要求6所述的基于INGO-SVM的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，其特征在于：利用迭代得到的最优c、g参数和最小适应度值构建SVM评价模型，将S1中实验样本数据和改进之后评估算法结合，得到训练后的改进北方苍鹰优化算法优化支持向量机的评估模型；
8.根据权利要求1所述的基于INGO-SVM的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，其特征在于：在S5中，利用与训练样本检测时一致的电磁无损检测实验装备对目标输电铁塔进行检测，并得到相应的磁场强度信号，并将信号值与该地脚螺栓对应的螺杆直径、保护层厚度、垫板厚度输入到INGO-SVM评估模型进行评估，经过评估模型计算显示出该地脚螺栓螺母缺失缺陷级别。
...【技术特征摘要】
1.基于ingo-svm的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于ingo-svm的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，其特征在于：在s1中，进行输电铁塔地脚螺栓螺母缺失缺陷的电磁无损检测实验，通过改变混凝土保护帽中地脚螺栓的螺杆直径、保护层厚度、垫板厚度以及螺母个数，得到四种因素变化下的磁场强度信号，同时将螺母缺失的缺陷换分为无螺母缺失、缺失一个螺母和缺失两个螺母，记作0、1、2三个等级，并将上述实验结果与评估标准结合，将归一化处理后的数据作为算法模型的分析样本。
3.根据权利要求1所述的基于ingo-svm的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，其特征在于：在s2中，北方苍鹰种群初始化，设置适应度函数，设置适应度函数的方程如下：
4.根据权利要求1所述的基于ingo-svm的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，其特征在于：在s2中，北方苍鹰优化算法处理分为两步，分别为探索识别目标猎物与目标猎物的追击、逃亡，在探索识别目标猎物阶段，该阶段的数学模型如下：
5.根据权利要求1所述的基于ingo-svm的输电铁塔地脚螺栓螺母缺失无损检测方法，其特征在于：在s3中，在北方苍鹰...
【专利技术属性】
技术研发人员：王彦海，吴德强，马琪，张宇昊，郭宸昕，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
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