【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁安全监测，特别是一种基于数据分析的桥梁安全性评价方法及系统。
技术介绍
1、随着全球基础设施建设的快速发展，桥梁作为重要的交通运输枢纽，其安全性直接关系到社会经济运行与公共安全。传统的桥梁安全性评价方法主要依赖于定期的人工检查和有限的监控设备，这些方法虽然在早期桥梁维护中发挥了重要作用，但随着桥梁的规模、复杂性和使用寿命的增加，单纯依靠人工检查和基础监控数据已难以全面、精准地评估桥梁的健康状况。近年来，基于传感器网络和大数据分析的桥梁监测技术逐步应用于桥梁安全管理，通过采集桥梁的应力、振动、变形等动态数据，结合材料老化、环境影响等长期静态数据，对桥梁的运行状态进行更加全面的监测与分析。然而，现有的监测系统仍然存在数据处理效率低、预测精度不足、缺乏动态预警等问题，无法满足当前桥梁安全管理的需求。
2、现有技术在桥梁安全性评估方面存在的主要不足体现在以下两个方面。首先，现有的桥梁安全性评估方法大多依赖单一类型的数据（如动态应力或静态老化数据），难以全面反映桥梁的综合状态，尤其是短期动态状态与长期静态状态的交互影响未被充分考虑。这导致桥梁安全性评估结果的准确性和可靠性较低。其次，现有技术在桥梁的安全性预测过程中，往往缺乏针对桥梁状态变化趋势的动态预警机制，无法及时捕捉桥梁状态的突发变化，进而导致桥梁安全隐患未能及时预警和处理。因此，如何基于多源数据融合与动态趋势预测，提升桥梁安全性评估的准确性与预警响应能力，成为当前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、鉴于上
2、因此，本专利技术提供了一种基于数据分析的桥梁安全性评价方法及系统解决无法综合考虑短期动态状态与长期静态状态交互影响的问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、第一方面，本专利技术提供了一种基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其包括，采集桥梁的短期动态数据和长期静态数据；基于短期动态数据和长期静态数据，提取桥梁的短期状态特征和长期状态特征；基于桥梁的短期状态特征预测桥梁的短期状态评分，基于桥梁的长期状态特征预测桥梁的长期状态评分；将短期状态评分和长期状态评分进行融合，对桥梁安全性进行综合评估；根据评估结果，划分桥梁安全性等级并进行动态预警。
5、作为本专利技术所述基于数据分析的桥梁安全性评价方法的一种优选方案，其中：所述短期动态数据包括桥梁的应力、变形、振动、实时交通流量、温度和湿度；
6、所述长期静态数据包括桥梁的材料老化记录、历史维护记录、结构设计参数和历史气象数据。
7、作为本专利技术所述基于数据分析的桥梁安全性评价方法的一种优选方案，其中：所述基于短期动态数据和长期静态数据，提取桥梁的短期状态特征和长期状态特征，具体步骤如下：
8、通过时域分析，从短期动态数据的时间序列中提取桥梁应力的均值、峰值、偏度和变化率；
9、通过快速傅里叶变换，提取短期动态数据中的平均振动频率和振动强度；
10、使用希尔伯特黄变换分析，提取短期动态数据中的瞬时频率和振动幅值的；
11、通过统计分析方法，提取长期静态数据中的老化速率、维护频率、应力累积和环境温度。
12、作为本专利技术所述基于数据分析的桥梁安全性评价方法的一种优选方案，其中：所述基于桥梁的短期状态特征预测桥梁的短期状态评分，具体步骤如下：
13、通过非线性组合桥梁的多个动态特征，捕捉特征之间的复杂交互关系，预测桥梁的短期状态评分，表达式为：；
14、其中，是桥梁应力的均值，是桥梁应力的峰值，是桥梁应力的变化率，是桥梁的瞬时振动频率，表示桥梁在振动过程中的平均振动频率，表示桥梁的振动强度，表示桥梁的短期状态评分。
15、作为本专利技术所述基于数据分析的桥梁安全性评价方法的一种优选方案，其中：所述基于桥梁的长期状态特征预测桥梁的长期状态评分，具体步骤如下：
16、基于桥梁的长期状态特征，通过指数衰减捕捉桥梁随着时间劣化的加速效应，使用对数函数平滑极端温度对评分的影响，通过四次根弱化极端值对桥梁的长期状态评分的极端影响，结合多重非线性组合的交互关系，预测桥梁的长期状态评分，表达式为：；
17、其中，是桥梁的长期状态评分，是环境温度，表示桥结构随时间老化的速度，是桥梁维护频率，表示桥梁在长期使用过程中的应力累积，表示桥梁所处环境的综合影响因数。
18、作为本专利技术所述基于数据分析的桥梁安全性评价方法的一种优选方案，其中：所述将短期状态评分和长期状态评分进行融合，对桥梁安全性进行综合评估，具体步骤如下：
19、通过引入非线性调节因子，定义自适应权重调节规则，当桥梁的长期状态评分低于桥梁的短期状态评分时，自动降低的权重，当桥梁的长期状态评分高于桥梁的短期状态评分时，自动降低的权重；
20、基于自适应权重调节规则和非线性调节因子，将桥梁的短期评分状态和长期状态进行融合，动态捕捉短期状态评分和长期状态评分之间的相互作用，预测桥梁安全性的综合评分，表达式为：；
21、其中，是桥梁安全性的综合评分，t是时间是短期评分的非线性修正参数，表示桥梁短期状态评分受桥梁长期状态评分影响程度的调节因子，表示桥梁长期状态评分随时间t线性衰减的调节因子，表示桥梁长期状态评分随时间t非线性衰减的调节因子。
22、作为本专利技术所述基于数据分析的桥梁安全性评价方法的一种优选方案，其中：所述根据评估结果，划分对桥梁安全性等级并进行动态预警，具体步骤如下：
23、基于桥梁的剩余结构寿命和安全需求，定义高安全性阈值和低安全性阈值；
24、当s≥时，则认为当前桥梁安全性良好，不触发预警；
25、当≤s＜时，则认为当前桥梁安全性一般，触发初级预警；
26、当s＜时，则认为当前桥梁安全性极差，触发高级预警。
27、第二方面，本专利技术提供了一种基于数据分析的桥梁安全性评价系统，包括，数据采集模块、特征提取模块、状态评分模块、综合评估模块和动态预警模块；数据采集模块：用于采集桥梁的短期动态数据和长期静态数据；特征提取模块：用于基于短期动态数据和长期静态数据，提取桥梁的短期状态特征和长期状态特征；状态评分模块：用于基于桥梁的短期状态特征预测桥梁的短期状态评分，基于桥梁的长期状态特征预测桥梁的长期状态评分；综合评估模块：用于将短期状态评分和长期状态评分进行融合，对桥梁安全性进行综合评估；动态预警模块：用于根据评估结果，划分桥梁安全性等级并进行动态预警。
28、第三方面，本专利技术提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本专利技术第一方面所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法的任一步骤。
29、第四方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本专利技术第一方面所述的基于数据分析的桥梁本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其特征在于：所述短期动态数据包括桥梁的应力、变形和振动；
3.如权利要求2所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其特征在于：所述基于短期动态数据和长期静态数据，提取桥梁的短期状态特征和长期状态特征，具体步骤如下：
4.如权利要求3所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其特征在于：所述基于桥梁的短期状态特征预测桥梁的短期状态评分，具体步骤如下：
5.如权利要求4所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其特征在于：所述基于桥梁的长期状态特征预测桥梁的长期状态评分，具体步骤如下：
6.如权利要求5所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其特征在于：所述将短期状态评分和长期状态评分进行融合，对桥梁安全性进行综合评估，具体步骤如下：
7.如权利要求6所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其特征在于：所述根据评估结果，划分对桥梁安全性等级并进行动态预警，具体步骤如下：
8.一种基于数据分
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1~7任一所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1~7任一所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其特征在于：所述短期动态数据包括桥梁的应力、变形和振动；
3.如权利要求2所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其特征在于：所述基于短期动态数据和长期静态数据，提取桥梁的短期状态特征和长期状态特征，具体步骤如下：
4.如权利要求3所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其特征在于：所述基于桥梁的短期状态特征预测桥梁的短期状态评分，具体步骤如下：
5.如权利要求4所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其特征在于：所述基于桥梁的长期状态特征预测桥梁的长期状态评分，具体步骤如下：
6.如权利要求5所述的基于数据分析的桥梁安全性评价方法，其特征在于：所述将短期状态评分和长期状态评分进行融...
【专利技术属性】
技术研发人员：武皓，袁其华，郭梅，李杨，陈志佳，张津赫，
申请(专利权)人：吉林交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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