[发明专利]一种高耸结构安全姿态监测及其预警方法及系统

说明书

本发明涉及建筑安全预警技术领域，具体涉及一种高耸结构安全姿态监测及其预警方法及系统。该方法获取高耸结构的多种参数作为特征序列。根据特征序列之间风力信息和倾斜清晰的联系获得第一数据置信度，根据实际承重序列和设计承重序列的联系获得第二数据置信度，进而获得特征序列的质量系数。以质量系数作为特征序列的样本权重对时间卷积网络进行训练。实时特征数据通过时间卷积网络的处理输出预测数据，根据预测数据判断是否进行预警。本发明通过时间卷积网络实现了高耸结构的安全预测。

技术领域

本发明涉及建筑安全预警技术领域，具体涉及一种高耸结构安全姿态监测及其预警方法及系统。

背景技术

随着城市的建设与发展，城市中的高耸结构越来越多。例如通信信号塔、大型雕塑或者高级写字楼等。在暴风等极端天气会严重影响到高耸结构的安全。

极端天气变化无常，对高耸结构的影响无法预测，在极端天气影响中可以通过大量的传感器数据获得当前高耸结构的参数信息，但是该参数信息仅能表示当前时刻的高耸结构状态，无法对未来时刻的影响作出判断。常规的检测手段只能在危险临近时发出预警，无法及时的提供参数信息并制定安全应对方案。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高耸结构安全姿态监测及其预警方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

本发明提出了一种高耸结构安全姿态监测及其预警方法，所述方法包括：

获得高耸结构的风力信息；所述风力信息包括迎风高度、所述迎风高度对应的风强和风向角；根据所述高耸结构每个高度单位下对应重力获得的实际承重序列；获得所述高耸结构的姿态倾斜角和震动信息；以所述风力信息、所述实际承重序列、所述姿态倾斜角和所述震动信息作为特征序列；

以所述迎风高度作为权重调整对应的所述风强，获得风强评分；获得所述姿态倾斜角与所述风向角的第一相似度；根据所述第一相似度和所述风强评分获得第一数据置信度；获得所述实际承重序列与设计承重序列的第二相似度，根据所述第二相似度获得第二数据置信度；以所述第一数据置信度和所述第二数据置信度的乘积作为所述特征序列的质量系数；

获取历史数据中的多个时间连续的所述特征序列作为时间卷积网络的训练数据；以所述特征序列对应的所述质量系数作为所述时间卷积网络损失函数的损失权重，通过所述损失函数对所述时间卷积网络进行训练；所述时间卷积网络的输入数据为所述风力信息和所述实际承重序列，输出数据为下一时刻的所述姿态倾斜角和所述震动信息；

将实时特征序列输入所述时间卷积网络中，输出下一时刻的预测姿态倾斜角和预测震动信息；根据所述预测姿态倾斜角和所述预测震动信息判断是否进行预警。

进一步地，所述获得高耸结构的风力信息包括：

在所述高耸结构每个所述高度单位的四个基本方向上部署四个风杯式风速传感器；若所述风杯式风速传感器的初始风强数据小于预设风强阈值，则所述风杯式风速传感器对应的所述基本方向为不受风力影响；反之则认为所述风杯式风速传感器对应的所述基本方向受风力影响；根据受风力影响的所述风杯式风速传感器对应的所述高度单位确定所述迎风高度；

若仅存在一个所述风杯式风速传感器对应的所述基本方向不受风力影响，则以其余所述风杯式风速传感器最大的两个所述初始风强数据的平均值作为所述风强；根据最后一个所述风杯式风速传感器对应的受风力影响的所述基本方向获得所述风向角；

若存在两个所述风杯式风速传感器对应的所述基本方向不受风力影响，则以其余两个苏搜风杯式风速传感器的所述初始风强数据的平方和作为所述风强，并根据所述初始风强数据的正切值获得所述风向角。

进一步地，所述获得所述高耸结构的姿态倾斜角包括：

在所述高耸结构顶部不同位置设置多个姿态检测传感器，以所述姿态检测传感器获取的初始姿态倾斜角的均值作为所述姿态倾斜角。