[发明专利]多光纤光栅钢筋腐蚀传感器系统的数据处理方法

说明书

本发明公开了一种多光纤光栅钢筋腐蚀传感器系统的数据处理方法，包括波长数据预处理、异常数据的检验与剔除、一致性检验、基于Bayes估计的数据融合、数据融合值的模糊区间建立等过程。采用每个传感器组的多次读数，剔除异常数据，并采用多传感器数据融合，可提高传感器系统的可靠性和鲁棒性，扩展时间或空间上的观测范围，增强系统数据的可信度和精度，并增加信息的利用率。采用腐蚀率融合值的模糊区间，更能体现钢筋腐蚀不均匀的特点。

技术领域

本发明涉及腐蚀传感器系统的数据处理，特别是一种多光纤光栅钢筋腐蚀传感器系统的数据处理方法。

背景技术

钢筋腐蚀监测技术可实时获取混凝土中钢筋的腐蚀信息，不仅是尽早分析钢筋腐蚀原因的有效手段，而且可为及时采取应对措施提供必要条件，对于保障结构耐久性和降低后期维护费用有着积极意义。目前，已被广泛用于港口码头、跨海大桥、海底隧道等处于严酷腐蚀环境下的钢筋混凝土结构。光纤光栅钢筋腐蚀传感器集传感与信息传输于一体，且具有抗干扰强、体积小、精度高等优点，现已成为国内外钢筋腐蚀监测技术开发的新热点。光纤光栅钢筋腐蚀传感器通常由腐蚀传感器和补偿传感器两部分组成，如中国发明专利103616325B所公开的一种钢筋混凝土腐蚀监测用光纤传感器组合。光纤传感器组合可通过光纤并联器、光纤转接盒、光缆、光纤监测仪器等部件实现实时监测和远程数据传输，如中国实用新型专利203630020U所公开的用于监测混凝土中钢筋腐蚀的光纤传感遥测系统。实际使用时，单个传感器仅能从某一范围描述钢筋腐蚀状况，只能提供局部信息，很难准确反映结构中钢筋的普遍腐蚀状况。因此，在实际工程中，通常会在结构的典型区域埋设一定数量的传感器，这便形成了多传感器系统。与单个传感器相比，多传感器不仅能够增强传感器系统的存活能力和抗干扰能力，而且可以提高数据的可信度和精度，并增加信息的利用率。尽管多传感器系统存在上述优点，但由于采集的数据信息量大，范围广泛，而且数据之间可能存在相互关系等，使得多传感器系统的数据处理较单个传感器更为复杂，且难度更大。

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种多光纤光栅钢筋腐蚀传感器系统的数据处理方法，用以解决多光纤光栅钢筋腐蚀传感器系统的数据处理问题，并提高多传感器系统数据的可信度和精度。

为实现上述目的提出如下技术方案：

一种多光纤光栅钢筋腐蚀传感器系统的数据处理方法，包括波长数据预处理、异常数据的检验与剔除、一致性检验、基于Bayes估计的数据融合、数据融合值的模糊区间建立等过程。

所述波长数据预处理，指根据采集的传感器系统波长信息，包括补偿传感器中心波长、腐蚀传感器中心波长等，确定某时间段相对初始波长的波长变化量，然后根据波长变化量与腐蚀率的定量关系得到相应的腐蚀率数据；

所述异常数据的检验与剔除，指对从某组传感器得到的腐蚀率数据进行异常数据t检验，剔除异常的数据，接着计算该组数据的均值和方差，并以腐蚀率均值代表该组传感器某时间段的腐蚀率。

所述一致性检验，指通过分布图法对传感器所得到的腐蚀率均值进行一致性检验，根据相应的阀值淘汰掉无效数据；

所述基于Bayes估计的数据融合，指对经过异常数据剔除和一致性检验所得到的数据进行基于Bayes估计的数据融合，获得相应的融合腐蚀率，作为某典型区域的腐蚀率；

所述腐蚀率融合值的模糊区间建立，指根据模糊隶属函数及相应阈值，确定某典型区域腐蚀率融合值的模糊区间，作为某典型区域的腐蚀率范围。

一种多光纤光栅钢筋腐蚀传感器系统的数据处理方法，具体步骤如下：

(1)波长数据预处理