[发明专利]一种基于关联分析法的结构状态监测和评估方法

权利要求书

1.一种基于关联分析法的结构状态监测和评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据结构的实际情况布置传感器测点；

S2：调试数据通路；

S3：采集传感器信号，访问数据库，获取传感器数据；

S4：定义采样周期，数据处理窗口大小；

S5：根据窗内数据的均值、方差，判断数据是否过大或过小；

S6：对数据分别进行互相关分析和自相关分析，判断评估结构状态；所述步骤S6中互相关分析方法包括：先融合各传感器的互相关性分析结果，并评判传感器本身的数据质量，再根据融合结果对结构状态进行评估；融合各传感器的互相关性分析结果的步骤如下：先通过监测结构物的状态是否发生了变化，找到一个能够反映结构物物理状态的特征量，然后对获取的传感器数据进行分析，如果传感器间的相关系数变小或产生突变，则表明结构物的状态产生了变化；传感器的相关系数用下式融合在一起：

式中：相关矩阵 是对称矩阵，即有 成立，由于只考虑传感器的互相关，因此需要减去单位矩阵以去掉自相关系数；系数向量 用来将各相关系数融合起来，上述向量和矩阵需要进行归一化处理，即将向量和矩阵中的元素除以对应的向量和矩阵的范数即可，是一个界于0和1之间的标量时间函数，它的值反映了传感器之间的关联程度，若 长时间维持较小的值或产生突变，则需要对结构物的状态引起注意。

2.根据权利要求1所述的一种基于关联分析法的结构状态监测和评估方法，其特征在于，所述通过监测结构物的状态是否发生了变化，找到一个能够反映结构物物理状态的特征量的步骤是：通过理论推导和实际测量数据的分析比较，对传感器进行关联分析就能反映结构物的物理状态； 按照结构动力学理论，各传感器测量信号的功率谱密度矩阵表示为：

式中： 为已知的输入激励源的频谱； 为传递函数矩阵的频域表示；为各传感器间的互相关矩阵，它是时间函数；由于 是已知的，由上述的计算公式可知：互相关函数 和传递函数 是相对应的，即各传感器之间的关联性分析反映了结构物数学模型的变化情况，把关联性作为反映结构物理状态的特征量。

3.如权利要求1所述的一种基于关联分析法的结构状态监测和评估方法，其特征在于，所述步骤S6中自相关分析方法是选取同一传感器相邻间隔两段数据，计算两者的相关系数，若相关系数较大，则表明该传感器工作正常；否则，就需要结合对应传感器的互相关计算结果，来判断传感器是否本身出现了问题。

4.如权利要求1至3中任一项所述的一种基于关联分析法的结构状态监测和评估方法，其特征在于， 所述的阈值选取原则是：取绝对值后，0-0.1为没有相关性；0.1-0.3为弱相关性；0.3-0.5为中等相关；0.5-1.0为强相关。