[发明专利]基于感知数据融合的分布式桥梁涡振抑制方法及系统

说明书

本申请公开了一种基于感知数据融合的分布式桥梁涡振抑制方法及系统，该系统包括分布在桥梁上多个区间内的涡振抑制装置，每个涡振抑制装置包括底部扰流板、第一旋转模块、应力检测模块、振动检测模块、风速检测模块和控制模块；每个底部扰流板通过对应的第一旋转模块安装在桥梁的下表面；每个底部扰流板上安装有应力检测模块，用于采集对应的底部扰流板上的应力数据；振动检测模块用于采集振动检测模块桥面的振动数据；风速检测模块用于采集风速检测模块风速和风向；控制模块用于根据振动数据、风速和风向、以及每个底部扰流板上的应力数据，分别控制每个底部扰流板对应的第一旋转模块进行转动，以调整每个底部扰流板和风向之间的第一夹角。

技术领域

本申请涉及智能监测技术领域，尤其涉及基于感知数据融合的分布式桥梁涡振抑制方法及系统。

背景技术

涡振，即涡激振动，是大跨度桥梁在低风速下出现的一种风致振动现象。从流体的角度来分析，任何非流线型物体，在一定的恒定流速下，都会在物体两侧交替地产生脱离结构物表面的旋涡，相似的有卡门涡街效应。

大跨径悬索桥在较低风速下存在涡振现象，振动幅度较小不易察觉，仅在特殊条件下会产生较大振幅。虽然涡振不会像颤振一样引起桥梁毁灭性的破坏，但频繁持续的涡振会造成桥梁构件疲劳破坏，并引起行人和行车不舒适，易诱发交通安全事故，因此避免涡振现象是桥梁抗风设计的重点之一。

在桥梁设计时，可通过风洞试验确定桥梁涡振的锁定风速范围和最大振幅，以选取理想的桥梁截面形式，降低了涡振现象出现概率。然而，尽管在设计阶段进行了防风设计，但由于在运营期间桥梁负重会随着车流而改变，桥梁所在地的风速和风向也会发生变化，桥梁结构也会出现细微变化，这些都会引起桥梁基频的变化，因此桥梁仍可能会遭受剧烈的涡振。因此，有必要对桥梁进行监控并抑制可能产生的涡振。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于感知数据融合的分布式桥梁涡振抑制方法及系统，通过融合多种监测参数实现对扰流板更精准地控制，以降低桥梁产生的涡振。

第一方面，本申请一实施例提供了一种基于感知数据融合的分布式桥梁涡振抑制系统，包括：分布在桥梁上多个区间内的涡振抑制装置，每个区间内的涡振抑制装置包括：至少一个底部扰流板、至少一个第一旋转模块、至少一个应力检测模块、振动检测模块、风速检测模块和控制模块；

每个底部扰流板通过对应的第一旋转模块安装在桥梁的下表面；每个底部扰流板上安装有应力检测模块，用于采集对应的底部扰流板上的应力数据；

所述振动检测模块用于采集所述振动检测模块所属区间内的桥面的振动数据；

所述风速检测模块用于采集所述风速检测模块所属区间内的风速和风向；

所述控制模块用于根据所述振动检测模块采集的振动数据、所述风速检测模块采集的风速和风向、以及每个底部扰流板上的应力数据，分别控制每个底部扰流板对应的第一旋转模块进行转动，以调整每个底部扰流板和风向之间的第一夹角。

可选地，所述控制模块具体用于：

若所述振动检测模块采集的振动数据满足预设条件，则控制底部扰流板对应的第一旋转模块进行转动，以增大底部扰流板和风向之间的第一夹角；

在控制底部扰流板对应的第一旋转模块进行转动过程中，若所述风速检测模块采集的风速超过风速阈值或底部扰流板上的应力数据超过第一应力阈值，则控制第一旋转模块停止旋转；其中，所述风速和所述第一夹角负相关，所述底部扰流板上的应力数据与所述第一夹角负相关。

可选地，所述预设条件包括：所述振动数据中，振幅大于振幅阈值的频率点的数量大于数量阈值。

可选地，每个涡振抑制装置还包括设置在桥梁上对应区间内的应力检测模块，用于采集桥梁上的应力分布数据；