[发明专利]一种基于物联网的桥梁施工管理系统

权利要求书

1.一种基于物联网的桥梁施工管理系统，其特征在于，包括数据采集模块、存储模块、第一分析模块、第二分析模块、桥梁监控模块，数据采集模块是对桥梁的施工和运营过程中的桥梁数据进行采集，并将采集的桥梁数据信息存储于存储模块，第一分析模块和第二分析模块是对桥梁数据进行分析计算从而对桥梁质量问题进行分析，系统具体的管理过程如下：

1)、第一分析模块调取存储模块中的数据采集模块采集的桥梁数据，桥梁数据包括桥梁使用数据、桥梁建设数据和桥梁检测数据；

2)、第一分析模块分析桥梁数据中的桥梁使用数据，桥梁使用数据中包括桥梁的直接损伤数据和间接损伤数据，第一分析模块通过对间接损伤数据的分析得到对桥梁的力学结构的影响误差，具体的计算过程如下：

步骤一、第一分析模块根据桥梁监测数据利用AR模型系数构建损伤因子DF，具体计算公式如下：

其中，为无损伤状态下模型系数，为测试状态下模型阶数，p为模型阶数；

步骤二、以损伤因子DF为目标函数分析损伤因子与观测数据之间的传递误差具体过程如下：

以间接损伤数据为间接变量式中x₁,x₂,x₃…x_n为直接观测量，直接观测量从直接损伤数据中得到，为间接测得量N的最可信赖值；

步骤三、以损伤因子和时间t为自变量，以传递误差为因变量建立传递误差方程V_t，在建模过程中将传递误差考虑在内，利用桥梁使用数据和传递误差分别建立预测数学模型，具体分析过程如下：

①、以时间t为变量建立观测方程，对损伤因子进行动态预测，建立观测方程：

y_t＝θ_t+v_t,v_t～N[0,V_t]，

其中y_t为观测变量，θ_t为状态变量，v_t为观测误差，V_t为传递误差方程；

状态方程：θ_t＝θ_t-1+r+w_t,w_t～N[0,W_t]，其中r为趋势项数据的变化率，可通过对监测数据的进一步一阶多项式拟合得到，w_t为状态方程，W_t为状态误差方差；

初始信息：(θ_t-1|D_t-1)～N[m_t-1,C_t-1]，其中D_t-1为t-1时刻及以前信息的集合，m_t-1和C_t-1分别为初始正态分布的均值与方差，

②、对损伤因子进行概率递推得到带有传递误差的影响的扰动因子，再利用对扰动因子的监测来对损伤因子监控，并得到扰动因子的预测值；

③、建立动态预测模型对传递误差进行预测，利用了传递误差建立非参数模型，对传递误差进行监控得到传递误差的预测值，对传递误差的增长率和扰动因子的预测值的增长率进行分析，当两者相等时，第一分析模块将传递误差和损伤因子发送至第二分析模块；

4)、第二分析模块利用改良以后的遗传算法对桥梁的力学结构进行分析，改良的遗传算法将传递误差和损伤因子考虑在内，对桥梁建设数据进行分析得到最优分析结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的桥梁施工管理系统，其特征在于，第二分析模块利用改良的遗传算法对桥梁建设数据进行分析，利用传递误差考虑在内，其具体的处理过程如下：

步骤1、设置桥梁施工过程中的各个承受力组件的所需的参数集，并通过所有的参数集得到一个参数集矩阵，将参数集矩阵生成所有的承受力组件的父代承受力并编码成串；

步骤2、ANSYS得到参数进行并建模，在建模过程中将传递误差与建立模型的误差结合，计算出所有的误差之和，再分析误差之和对参数的影响，并计算在各个桥梁的组件承受力对应的适应值；

步骤3、对各个桥梁的组件父代承受力进行迭代分析得到子代承受力，再重新进行迭代直到得到桥梁的各个承受力组件的最合理状态。