机械结构健康监测关键技术-3

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桥梁管理系统(BMS)与结构健康监测(SHM)3

同济大学桥梁工程系孙利民
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养护管理中的结构寿命与维护费用
单目标（单性能）~维护费用关系图
同济大学桥梁工程系孙利民
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多目标（多性能）~ 维护费用关系图
LCC＝I（初期造价）＋M（维修管养费用）＋R（拆除费用）
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桥梁数据库的必要性
正确的理论模型建立于丰富准确的数据之上
桥梁数据库的目的与作用
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桥梁结构安全保障技术
广义上包括在桥梁整个生命期内与安全性相关的规划、设计、施工、运营和拆除等技术。
具体指：
加强研究考虑桥梁规划、设计、施工、运营和拆除等各阶段不同因素影
响下的桥梁全寿命安全设计理论体系和方法
加强桥梁结构安全关键技术研发，包括：

针对典型结构、重要结构及复杂结构的安全性进行实时监测和预警的技
械、施工工艺、施工监控等技术的进步而得到了较快的提升，可以适应桥梁安全的基本需求但由于我国普遍存在“重建设，轻管养”的倾向，国内近年来在桥
梁安全管养技术方面的发展和进步，远不能适应我国桥梁全寿命安全管养的实际需求
目的二：保障桥梁结构全寿命安全的需要
桥梁运营中面临的问题
具体包括：
超载问题耐久性问题（钢筋腐蚀、冻融循环、碱骨料反应等）疲劳问题突发事件（车船撞击、地震、飓风等）养护资金紧缺、缺乏有效的管理国内“重建设、轻管养”的现象十分普遍桥梁的管理模式（很落后）和维护措施方面存在诸多问题
荷载试验法
评估桥梁安全状态特别是承载能力的最有效、最直接方法

但其直接费用高，且实施过程中需要中断交通
基于健康监测的桥梁安全评定
基于健康监测的桥梁安全评定的基本思路：

结构健康监测数据科学与工程

结构健康监测数据科学与工程随着工程技术的发展，大型结构和基础设施的数量不断增加，它们的健康状况对于保证人们的生命财产安全至关重要。

结构健康监测（Structural Health Monitoring，SHM）正是一种通过数据科学手段来评估和保障结构安全的工程技术。

本文将介绍结构健康监测数据科学与工程的相关知识，包括基本概念、发展历程、研究现状、工程实践等方面。

结构健康监测是指通过一系列手段获取结构在各种环境下的响应数据，如振动、应变、声发射等，进而识别结构的损伤或异常情况，评估其健康状态，并采取相应的维护措施。

结构健康监测的历史可以追溯到20世纪初，但直到近年来随着数据科学和传感技术的发展，才得到了广泛应用。

在数据科学方面，结构健康监测涉及到大量数据的采集、处理和分析。

数据采集需要使用高灵敏度的传感器和先进的信号处理技术，以获取结构在各种状态下的准确响应。

数据处理包括数据清洗、预处理、特征提取等步骤，以便更好地分析结构响应与结构状态之间的关系。

数据分析则运用机器学习、模式识别、深度学习等技术对数据进行处理，从而对结构健康状态进行评估和预测。

在工程实践方面，结构健康监测已经广泛应用于桥梁、高层建筑、核电站等重要基础设施。

例如，中国著名的港珠澳大桥采用了健康监测系统，通过对桥梁的振动和应变进行实时监测，能够及时发现并处理潜在的安全隐患。

结构健康监测也在地震工程和土木工程领域发挥了重要作用，为工程师提供了更加可靠的结构安全性评估手段。

虽然结构健康监测数据科学与工程已经取得了许多重要的成果，但仍存在一些问题和挑战。

数据采集和处理方面还需要进一步提高传感器技术和信号处理能力，以获取更加准确和可靠的数据。

数据分析方法需要更加深入和完善，以提高对结构健康状态的准确评估和预测能力。

如何将结构健康监测与智能基础设施相结合，实现自我修复和智能维护，也是未来需要解决的重要问题。

结构健康监测数据科学与工程是保障大型结构和基础设施安全的重要手段。

结构健康监测及其关键技术研究

ｔｔｔａｎｐｒｈａｈｅｍｉｏｂｌｍＯｂｅｓｖｅｅｔｏｌｄ．Ｋｅｙｗｏｒ：ｓｒｃｔｒｌｈｅｔｏｎｉｏｒｎｇ；ｓｎｓ；ｆｂｅａｔｎｇｄｓｔｕｕａａｌｈｍｔｉｅｏｒｉｒｇｒｉ
０引言
个结构健康监控系统应包含２种功能：一是对结
当时称这种材料系统为光纤机敏结构与蒙皮。１９９５年，白宫科技政策办公室和国家关键技术评审组将智能材料与结构技术列入 “国家关键技术报告 ” 中。１９９７年，智能结构被列为 “ 础研究计划 ” 的基
１结构健康监测的发展及研究概况
结构健康监测技术起源于１５９４年，初目的是最
斯罗普・鲁门公司利用压电传感器及光纤传感器，格监测具有隔断的Ｆ１－８机翼结构的损伤及应变【。ｊ欧Ｊ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｉｎｔｔｅｓｏｔｇｆｈａｔｏｔｒｎｙｔｍｓａｒｓｎ，ｏｈａｉｏｎｒｄｃｄｔｅｄｖｌｐｎｍｉｇａｈｈｒａｅｏｅｌｍｎｉｉｇｓｓｅｔｐｅｅｔｎｔｅｂｓｓｆｉｔｏｕｅｈｅｅｏｍｅｔｈｏａｄａｐｉａｉｎｔｕｔｒｌｈａｔｎｐｌｔｓｓｒｃｕａｅｌｍｏｉｒｎｎｄｔｉｎｒｄｃｄｔｅｄｖｌｐｃｏｈｎｔｉｇｉｅａｌｔｏｕｅｈｅｅｏｍｅｔａｄａｐｉａｉｎｆｓｒｃｕａｅｌｏ，ｉｎｎｐｌｔｏｓｏｔｕｔｒｌｈａｔｃｈ

桥梁管理系统(BMS)与结构健康监测(SHM)3

事实数据：
➢ 桥梁使用超过25年即进入性能加速退化期 ➢ 美、日等过在20-30年间建设桥梁占到总桥梁数的70%，在其
后的20-30年迎来巨大的桥梁养护工作
➢ 美国总计约7万多座桥梁退化为缺损桥梁，每年维修资金30亿美元 ➢ 法国、德国和挪威，缺损桥梁比例分别达到39%、37%和26% ➢ 欧洲各国用于桥梁维修费用占桥梁重建费用的0.5%~1%，而在美国Biblioteka 桥梁结构健康监测系统(SHM)
结构健康监测系统是基于传感、信息、结构分析技术的自动监测与评估系统，是从营运状态的结构中获取并处理数据以评价结构主要性能指标的有效办法。它结合了无损检测和结构特性分析，可以诊断结构中的损伤发生及其位置，并估计损伤的程度及其对结构造成的影响。
养护管理的基本周期与内容
• 结构初期功能设定 • 结构服役期性能退化预测，对策预案 • 结构可能遭遇的灾害及对策预案 • 分析结构使用时其功能带来的优缺点，并反馈给其它环节
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养护管理工作的构成
数据库
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养护管理的目标
• 狭义目标：以最小的费用维持某结构在使用期内的性能达到设计要求。
V.S.
桥梁管理系统的发展
1967年美国Silver桥事故
1968年，美国“国家桥梁档案”（NBI）
美国：PONTIS、BRIDGIT 法国：Edouard 英国：NATS 日本：道路共用桥梁管理系统韩国：SHBMS 中国：交通部的CBMS2000系统……
荷兰：基于概率论方法的评估方法（基于可靠度的方法）
结构安全监测出现警报或到达规定检测年限时的检测和安全评估技术；结构安全性不能满足要求时需要采用的维修加固技术

大型起重机械结构健康监测技术研究进展

够实现对起重机械结构健康状况进行实时监测，而且能够及时捕获起重机械结构失效事故的前兆，
基于光纤光栅传感器的大型起重机械健康监测技
术、基于光纤声发射传感器的大型起重机械局部
损伤监测技术以及基于无线传感节点的大型起重
பைடு நூலகம்
机械健康监测技术研究等方面取得了阶段性研究成果，部分研究成果已在现场进行应用试验，效
ｐｓｔｏｙａｓａｅｐｅｅｔｄｉｈｓｐｐｒＴｒｅｋｎｓｏｃｎｌｇｅｆｓｕｔｒｌｅｌｎｔｒｇｆｒＬｆｎｃｉｅａｅａｔｗｅｒｒｒｓｎｅｎｔｉａｅ．ｈｅｉｄｆｅｈｏｏｉｓｏｔｃｕａａｔｍｏｉｉｏｉｉｇｍａｈｎｙｔｒｈｈｏｎｔ
发射传感器的大型起重机械局部损伤监测技术，以及基于无线传感节点的大型起重机械健康监测技术研究等方面所取得的阶段性研究成果，部分研究成果已在现场进行应用试验，效果良好。大型起重机械结构健康监测技
术不仅能实现对起重机械结构健康状况进行实时监测，还能及时捕获起重机械结构失效的前兆，预防突发性灾
难事故，避免重大人员伤亡与财产损失。
关键词：起重机械；健康监测；光纤传感器；声发射传感器；无线传感节点
中图分类号：Ｔ２５Ｈ１文献标识码：Ａ文章编号：１００８（０２０００００１— ７５２１）８— ０１— ４

MS23 结构健康监测及无损检测(负责人：李法新、武湛君 ...

厦门大学
基于稀疏阵列的复杂结构导波概率化诊断
王强南京邮电大学
MS23-0711-O 高温压电换能器的耦合匹配层研制
禹建功河南理工大学
MS23-1870-O 现场检测力学性能新方法：仪器化压痕法
权東一首尔大学
主持人李法新
17:35 17:45
17:55
18:05 18:15 18:25
时间
MS23-2122-O MS23-0344-O MS23-0726-O MS23-0248-O MS23-1132-O
编号
基于时空窗口的 PCA 损伤识别方法研究
周立成华南理工大学
高速铁路运营期结构在线监测关键技术研究
基于边界位移的结构内部不均匀材料分布无损反演方法
王
翔
中铁大桥科学研究院有限公司
法国圣埃蒂安高等矿梅跃业学校生物医学与健
康工程中心
武湛君
基于 SH 导波稀疏阵列和相控阵的结构健康监测系统宦强北京大学
报告题目
报告人单位
基于多点应变感知的落下孔车承载梁动挠度计算与陈琳中南大学应用
基于机器学习的 12Cr2Mo1V 钢韧脆转变温度微磁吴斌北京工业大学无损定量预测方法
爆炸荷载作用下高强混凝土板损伤的 PZT 监测
刘令武汉科技大学
基于激光超声平面波成像的内部缺陷检测方法研究寇兴西安交通大学
非接触柔性电磁超声导波传感器及检测方法研究
范峥南洋理工大学裴翠祥西安交通大学
复合材料微观结构的纳米尺度多场耦合力学成像分析潘锴湘潭大学Fra bibliotek刘增华
14:25 14:35
MS23-2304-O MS23-1016-O

结构健康监测技术的起源和发展

全球基础设施普遍存在安全隐患
Akashi Kaikyo Bridge, Japan, 1991 m 昂船洲大桥, Hong Kong, 1018 m
大型空间结构
既有服役重要结构
地震破坏（汶川，2008）
结构地震破坏（阪神，1995）
Tacoma Bridge Wind Excited Disaster （1940）
2007年8月1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。

建成24年岷江一桥大桥出现位移后紧急封闭28分钟后桥面垮塌(2018年7月27日)
腐蚀破坏
的起源和发展
中国-世界最大的建筑工地、建筑艺术
的试验地
我国在未来几十年内将有一大批大坝、大型桥梁、超高层建筑、超大跨空间结构等重大工程陆续兴建。

结构健康监测系统仿生学原理示意图
大连市体育馆香港青马大桥
广州新电视塔。

土木工程中的结构健康监测技术进展

土木工程中的结构健康监测技术进展在现代土木工程领域，确保建筑物、桥梁、隧道等结构的安全性和可靠性至关重要。

结构健康监测技术作为一种有效的手段，能够实时、连续地获取结构的状态信息，及时发现潜在的问题和损伤，为结构的维护、修复和管理提供科学依据。

近年来，随着科技的不断进步，结构健康监测技术取得了显著的进展，为土木工程的发展带来了新的机遇和挑战。

一、结构健康监测技术的基本概念和原理结构健康监测技术是指利用各种传感器和监测设备，对土木工程结构的物理参数（如位移、应变、加速度、温度等）进行实时测量和采集，通过数据分析和处理，评估结构的健康状况和性能。

其基本原理是基于结构的力学特性和物理规律，通过监测结构在不同荷载和环境条件下的响应，来推断结构的内部状态和可能存在的损伤。

常见的传感器类型包括应变传感器、位移传感器、加速度传感器、光纤传感器等。

这些传感器能够将结构的物理量转化为电信号或光信号，通过数据采集系统传输到计算机进行处理和分析。

同时，为了实现对大型结构的全面监测，还需要采用分布式传感器网络和无线传输技术，提高监测的效率和覆盖范围。

二、结构健康监测技术的主要应用领域1、桥梁工程桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，承受着车辆荷载、风荷载、地震等多种作用。

通过在桥梁上安装传感器，可以监测桥梁的变形、应力分布、振动特性等，及时发现桥梁结构的损伤和劣化，为桥梁的维护和管理提供决策依据。

例如，一些大型斜拉桥和悬索桥采用了结构健康监测系统，对桥梁的索力、主梁位移等关键参数进行实时监测，保障了桥梁的安全运营。

2、高层建筑高层建筑在风荷载和地震作用下容易产生较大的变形和振动。

结构健康监测技术可以用于监测高层建筑的位移、加速度、风振响应等，评估结构的抗风抗震性能，为结构的设计优化和安全评估提供数据支持。

此外，通过监测建筑物在使用过程中的沉降和倾斜情况，可以及时发现不均匀沉降等问题，采取相应的措施进行处理。

3、隧道工程隧道在施工和运营过程中面临着地质条件复杂、地下水压力等多种风险。

起重机械结构健康监测关键技术研究

中图分类号：ＴＨ２１文献标识码：Ａ文章编号：１００１ —０７８５（２０１３）０８— ００６９— ０６
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｏｆｃｉｔｒｉｃｌａｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｉｒｎｇｏｆｈｏｉｓｔｉｎｇｍａ－ｃｈｉｎｅｒｙ，ｔｈｅｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｃｒｉｔｉｃｌａｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｒｅｇａｒｄｉｎｇｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｌａｈｅｌｔａｈｍｏｎｉｔｏｉｎｒｇｂａｓｅｄｏｎｏｐｔｉｃｌａｉｆｂｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎ，ｍｏｎｉｔｏｉｎｒｇｂａｓｅｄｏｎｓｔｕｃｒｔｕｒｌａｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｌｙａｓｉｓ，ｍｏｎｉｔｏｉｒｎｇｂａｓｅｄｏｎｄｉｇｉｔｌａｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌ－ｏｇｙ，ｍｏｎｉｔｏｉｎｒｇｂａｓｅｄｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｔｒａｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｓｒｅａｒｃｈｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｏｎｉｔｏｉｎｒｇｏｆｃｒｎｅａｓｉｓｃｕｒｒｅｎｔｌｙ

《智能运维与健康管理》课程大纲

一、课程简介教材及主要参考书教材：[1] 陈雪峰，訾艳阳. 智能运维与健康管理，机械工程出版社，2018参考书：加英文图书[1] 钟秉林, 黄仁. 机械故障诊断学[M]. 北京: 机械工业出版社, 2006.[2] 褚福磊. 机械故障诊断中的现代信号处理方法[M]. 北京: 科学出版社, 2009.[3] 何正嘉, 陈进, 王太勇, 等. 机械故障诊断理论及应用[M]. 北京: 高等教育出版社, 2010.[4] 高金吉. 机器故障诊治与自愈化[M]. 北京: 高等教育出版社, 2012[5] 周志华. 机器学习[M]. 北京: 清华大学出版社, 2016.[6] 杨申仲等. 现代设备管理[M]. 北京：机械工业出版社，2012.[7] 李斌，李曦. 数控技术[M]. 华中科技大学出版社, 2010.[8] 托马斯·保尔汉森, 米夏埃尔·腾·洪佩尔, 布里吉特·福格尔-霍尔泽. 实施工业4.0[M]. 工业和信息化部电子科学技术情报研究所, 译. 北京: 电子工业出版社, 2015.[9] Pecht M. Prognostics and Health Management of Electronics[M]: John Wiley& Sons, Ltd, 2009.[10] Mobley R K. An Introduction to Predictive Maintenance[M]. 2nd edition.Elsevier Butterworth-Heinemann: Burlington, MA, 2002.[11] Mallat Stphane. A Wavelet Tour of Signal Processing, Third Edition: TheSparse Way[M]: Academic Press, 2008.[12] Goodfellow I., Bengio Y., Courville A., al et. Deep learning[M]. Cambridge:MIT press, 2016.[13] Isermann R. Fault Diagnosis Systems: An Introduction from Fault Detection toFault Tolerance[M]. Germany: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006.二、课程内容及学时分配绪论（2学时）（讲授，对应课程目标1）1.1引言：介绍发展智能运维与健康管理技术的国内外背景与重要意义；（1.1与1.2 共0.5学时）1.2机械状态监测与故障诊断：当前机械状态监测与故障诊断技术的发展水平与存在问题；（1.1与1.2 共0.5学时）1.3智能运维与健康管理：PHM核心技术的概念内涵与体系结构、资产管理方法及智能运维方法；（1学时）1.4培养目标与新工科计划、高等工程教育专业认证的关系。

结构健康监测

结构健康监测Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT结构健康监测【结构健康监测】是指对工程结构实施损伤检测和识别。

我们这里所说的损伤包括材料特性改变或结构体系的几何特性发生改变，以及边界条件和体系的连续性，体系的整体连续性对结构的服役能力有至关重要的作用。

结构健康监测涉及到通过分析定期采集的结构布置的传感器阵列的动力响应数据来观察体系随时间推移产生的变化，损伤敏感特征值的提取并通过数据分析来确定结构的健康状态。

对于长期结构健康监测，通过数据定期更新来估计结构老化和恶劣服役环境对工程结构是否有能力继续实现设计功能。

监测简介监测起源长期以来，我们一直使用针对质量的不连续的方法来评估结构是否有能力继续服役以实现设计目的。

从19世纪初开始，列车员借助小锤通过听锤击铁轨的声音来确定是否存在损伤。

在旋转机械行业，几十年来振动监测一直作为检测手段。

在过去的十到十五年里，结构健康监测技术开始兴起并产生一个联合不同工程学科分支的新的领域，而且专注于这个领域的学术会议和科学期刊开始产生。

因此这些技术变得更为常见。

识别算法结构健康监测的问题可归入数据模式识别算法的范畴[3-4] 。

这个算法可分解为四部分：（1）实用性评估，（2）数据采集和提纯，（3）特征提取和数据压缩，（4）统计模型的发展。

当你试图将此算法应用于实际工程结构上获取的数据时，很明显的是，第2-4部分，即数据提纯、压缩、正规化和数据融合来贴近工程实际服役环境是非常关键的环节，我们可通过硬件、软件以及二者的有机结合来实现。

实用性评估对于健康监测对结构的损伤识别能力，实用性评估涉及到四个方面：（1）结构健康监测的应用对于生命安全和经济效益有什么好处（2）怎样对结构进行损伤定义，多重损伤同时存在的可能性，哪种类型最值得关注（3）什么条件下（不同用途、不同环境）的体系需要监测（4）使用过程中采集数据的局限性使用环境对监测的体系和监测过程的完成形成限制条件。

国家铁路局关于印发《“十四五”铁路科技创新规划》的通知

国家铁路局关于印发《“十四五”铁路科技创新规划》的通知文章属性•【制定机关】国家铁路局•【公布日期】2021.12.14•【文号】国铁科法〔2021〕45号•【施行日期】2021.12.14•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】铁路正文国家铁路局关于印发《“十四五”铁路科技创新规划》的通知国铁科法〔2021〕45号各相关单位：为贯彻落实党中央、国务院决策部署，推进“十四五”时期铁路科技创新工作，推动铁路高质量发展，支撑科技强国、交通强国建设，国家铁路局组织编制了《“十四五”铁路科技创新规划》。

现印发给你们，请认真贯彻执行。

国家铁路局2021年12月14日“十四五”铁路科技创新规划铁路是综合交通运输体系的骨干，是建设现代化经济体系的重要支撑，是全面建设社会主义现代化国家的先行领域。

铁路科技创新是国家科技创新体系的重要组成部分，是引领铁路发展的第一动力。

为持续推进铁路科技创新，推动铁路高质量发展，支撑科技强国、交通强国建设，根据国家和行业相关规划部署，制定本规划。

一、发展基础党的十八大以来，铁路行业坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，认真学习贯彻习近平总书记关于科技创新的重要论述和对铁路工作的重要指示批示精神，深入落实国家创新驱动发展战略，着力推进关键技术自主攻关和产业化应用，铁路科技创新取得历史性成就，总体技术水平进入世界先进行列，部分领域达到世界领先水平，为中国铁路发展提供了全方位的科技支撑。

成功研制拥有完全自主知识产权具有世界先进水平的复兴号中国标准动车组，形成涵盖时速160～350公里不同速度等级的动车组产品谱系，京张高铁在世界上首次实现时速350公里自动驾驶商业运营，时速600公里高速磁浮交通系统成功下线；智能铁路关键技术攻关取得突破，发布中国智能高铁技术体系架构1.0版；系统掌握高原、高寒、大江大河、艰险山区等复杂地质及气候条件下高速铁路和不同轴重等级重载铁路的建造技术；掌握复杂路网条件下高速铁路运营管理和重载铁路运输组织集约化精细化技术，构建人防、物防、技防“三位一体”的安全保障体系；铁路标准化工作全面发展；打造产学研用相互融合的铁路技术创新体系，培育一批高水平科技创新基地、科技人才和创新团队；推进铁路科技国际交流合作，中国铁路的国际影响力逐步提升。

数据驱动的机械装备健康监测关键技术研究

3
国内机械装备健康监测技术的研究主要集中在故障诊断和预测方面，涉及的方法包括信号处理、模式识别、机器学习等。
国外研究现状
01
国外机械装备健康监测技术发展较早，已经形成了较为完整的理论和技术体系。
02
国外科研机构和企业积极开展机械装备健康监测技术的研究和开发，推出了一系列具有国际领先水平的技术和产品。
通过实验平台进行模型验证与优化，提出相应的维护与优化策略
实验验证和结果分析
实验平台采用实际机械装备运行数据进行模型验证，以真实反映机械装备的健康状态为目标，对模型
性能进行评估与优化
通过对比分析实验数据与理论分析结果，对所提出的健康监测方法进行全面评估，揭示其有效性、优
越性和局限性
根据实验结果进行综合分析，对所提出的维护与优化策略进行验证，为实际工程应用提供有价值
实际应用价值
通过本研究，可以为机械装备的健康监测提供有效的技术支持，提高机械装备的可靠性和安全性，降低故障发生概率，提高经济效益和社会效益。
02
国内外研究现状及发展趋势
国内研究现状
1
国内机械装备健康监测技术起步较晚，但发展迅速。
2
国内科研机构和企业加强了对机械装备健康监测技术的研究和开发，不断推出具有自主知识产权的技术和产品。
研究创新点与贡献
提出了一种新的数据驱动的机械装备健康监测方法，该方法结合了深度学习和时间序列分析等技术，具有较强的泛化能力和实时性。
研究成果对于提高机械装备的可靠性和安全性具有重要意义，同时也有助于降低机械装备的维护和检修成本。
研究成果对于其他类似设备的健康监测也具有一定的借鉴和推广价值。
未来机械装备健康监测技术的研究将加注重实际应用，研究团队将由跨学科人才组成，涉及的领域将更加广泛。

结构健康监测系统中的变形控制技术

结构健康监测系统中的变形控制技术一、结构健康监测系统概述结构健康监测系统（Structural Health Monitoring System, SHM）是一种集成了传感器技术、数据采集技术、信号处理技术和结构分析技术的系统，旨在实时监测结构的健康状况，评估结构的性能，预测结构的剩余使用寿命，并在必要时采取相应的维护措施。

随着现代工程技术的发展，结构健康监测系统在桥梁、大坝、高层建筑、风力发电机等关键基础设施中的应用越来越广泛。

1.1 结构健康监测系统的核心组成结构健康监测系统的核心组成包括传感器网络、数据采集与处理单元、分析与评估软件以及用户界面。

传感器网络负责收集结构的应力、应变、位移、温度等关键参数；数据采集与处理单元负责将传感器收集的数据进行存储和初步处理；分析与评估软件则对数据进行深入分析，评估结构的健康状态；用户界面为操作人员提供直观的数据显示和操作平台。

1.2 结构健康监测系统的应用场景结构健康监测系统的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 桥梁健康监测：监测桥梁的载荷、振动、位移等参数，评估桥梁的承载能力和安全性。

- 大坝健康监测：监测大坝的渗漏、变形、应力等参数，预防大坝的溃坝风险。

- 高层建筑健康监测：监测高层建筑的风载、地震响应、结构变形等参数，确保建筑的稳定性。

- 风力发电机健康监测：监测风力发电机的叶片、塔筒、轴承等关键部件的健康状况，提高发电效率和安全性。

二、变形控制技术在结构健康监测系统中的应用变形控制技术是结构健康监测系统中的一个重要组成部分，它通过监测结构的变形情况，评估结构的稳定性，并在必要时采取措施控制结构的变形，以保证结构的安全和延长其使用寿命。

2.1 变形控制技术的原理变形控制技术的原理基于结构动力学和控制理论，通过对结构的实时监测数据进行分析，识别出结构的变形趋势和潜在的变形风险。

然后，通过控制算法对结构的变形进行预测和控制，以实现结构的稳定性和安全性。

面向机械装备健康监测的数据质量保障方法研究

面向机械装备健康监测的数据质量保障方法研究一、内容概括数据采集与预处理：深入研究机械装备监测数据的采集方式，以确保数据完整性、准确性；针对采集到的数据进行预处理，包括滤除噪声和干扰、填补缺失值等，以提高数据质量。

数据传输与存储：研究数据传输协议，确保数据在传输过程中的完整性和实时性；研究数据存储技术，优化存储结构以降低数据冗余、提高存储效率。

数据清洗与标定：建立数据清洗流程，识别并处理错误、异常数据，保证数据分析的有效性；开展设备标定工作，提高监测数据的可靠性。

数据挖掘与分析：运用数据挖掘技术，发现潜在问题和发展趋势，为机械装备的维护和管理提供科学依据；采用合适的分析方法，充分考虑数据特点和业务需求，提高数据分析的准确性和实时性。

数据质量管理策略与长效机制：构建数据质量管理框架，明确各级人员的职责和要求；从组织架构、技术支持、人员培训等方面建立数据质量管理长效机制。

1.1 背景与意义随着现代工业的不断发展，机械装备逐渐走入了人们的生活。

从机械加工、船舶制造、汽车生产到航空航天等领域，机械装备在各个领域的应用越来越广泛，并扮演着至关重要的角色。

伴随着机械装备使用的普及和复杂性的提高，其对数据质量的要求也日益增强。

数据质量保障是机械装备智能化的基本要素和关键支撑。

数据质量直接关系到机械装备的稳定性和可靠性。

缺乏准确和可靠的数据支持，将无法确保机械装备的正常运行，甚至可能导致严重事故。

数据质量还是提升机械装备性能、效率和智能化水平的重要因素。

只有保证数据的质量，才能够实现机械装备的精确控制和智能决策，从而提高整体的生产效率和质量。

在这一背景下，对于面向机械装备健康监测的数据质量保障方法的研究具有十分重要的意义。

本文将对相关技术理论进行综述，分析各种数据质量保障方法的原理、特点和适用范围，并探讨不同方法在机械装备健康监测中的应用及效果。

还将对数据质量保障中的关键问题进行分析和探讨，如数据预处理、数据融合、数据质量评估等，以期为相关领域的研究和应用提供有价值的参考。

基于BIM的结构健康监测现状研究

基于BIM的结构健康监测现状研究黄静怡;蒋晶晶【摘要】建筑物的安全问题一直倍受重视,具有多学科交叉特点的结构健康监测技术则是支撑土木工程基础设施安全运行和适时维护的一个有力工具.BIM作为一种包含项目全部信息的技术,自提出后便在无数案例中发挥着优势.BIM技术的加入使结构健康监测得以与前期的设计建造紧密联系起来,对基于BIM的结构健康监测现状的研究,了解结构健康监测的发展.本文分别从结构健康监测的可视化、信息管理和预警体系三个方面来介绍基于BIM的结构健康监测研究现状.【期刊名称】《建筑设计管理》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】5页(P78-82)【关键词】结构健康监测;BIM;可视化;预警;信息管理【作者】黄静怡;蒋晶晶【作者单位】广西科技大学土木建筑工程学院,广西柳州 545006;广西科技大学土木建筑工程学院,广西柳州 545006【正文语种】中文【中图分类】TU170 引言随着科技的进步生活水平的提高，人类对建筑业的探索也在不断向前，复杂如港珠澳超大跨海桥梁、超大跨空间结构北京奥运会体育馆、超高层建筑上海中心、大型水利工程三峡大坝等的大型结构工程得以兴建，在它们长时间的服役期间中将不可避免的受到环境因素、材料老化和持续荷载等因素的作用，由此引起结构构件的损伤积累从而导致抗力衰减，继而在恶劣情况下灾难事故得以发生。

为了让结构的安全和可靠度有所保障，许多正在使用中的大型结构和基础设施急需采取有效的监测手段为其的正常使用保驾护航并评定其安全状况[1-4]。

结构健康监测技术从21世纪初期开始兴起并产生可以联合不同工程学科的分支，结构健康监测将成为工程研究领域的前沿方向。

建筑信息模型的核心是信息，而信息就是由计算机建立的一个三维模型组成的数据库，项目的物理特征和功能都可以用数字化来表达，包含了项目从最初的设计施工到建成使用和后期运营维护的全生命周期的信息[5]。

大型建筑数据量庞大，对于后期维护和实时健康监测调取数据尤其不便。

体育场馆结构健康监测与评价

体育场馆结构健康监测与评价第1章绪论1.1 研究背景社会和经济标准的提高导致了科学和技术研究、新的设计形式和设计技术的进步。

钢结构可以设计成非常大的体积，整体重量比混凝土结构低，在内部空间和外观方面具有无可比拟的优势。

科学和经济的进步正在不断发展新的钢结构形式和设计技术。

分析设计理论和概念的发展正在提高大型钢结构的结构透明度和可扩展性，其中最常见的是管状空间形式，它甚至已经成为一种基本形式。

新建筑不仅反映了当地城市的形象，也反映了国家和地区建筑技术的进步。

建筑物的规模和复杂性相对较大，因此不能使用传统的建筑方法和承重结构，如梁和柱，而且建筑物建成后将有较长的寿命。

完成的结构必须能够承受环境、外部负荷、人类活动和材料退化的不利影响。

如果这些东西积累到一定程度，就会对结构造成严重损害，由于结构本身的规模和使用性质，事故的后果往往更加严重。

1.2 研究意义合理有效地监督设施，无论是在其建设过程中还是在其运行过程中，从而防止对设施的损害或破坏，不仅可以极大地保护人员和财产（特别是人）的安全，而且还可以促进对设施安全的早期预防。

为了确保这些重大公共工程在施工和运营期间的安全，保护人民生命财产，有必要对现有或未来工程的结构状况进行检查。

由于中国正在建造越来越多的长截面钢结构，因此，从经济、科学和社会的角度研究长截面结构的状态监测是非常重要的。

1.3 结构健康监测技术概述结构健康监测可分为两类：施工期间的监测和结构寿命期间的监测。

(1）施工期监测，顾名思义，就是在项目的初始施工阶段，对建筑物的关键点或装配体的几何或机械位置进行观察，并在项目的不同施工阶段收集这些装配体的物理性能信息，以便投资者了解建筑物的轴向力和运动信息，从而保证后续工程的安全。

（2）在役检查是指在结构投入使用后对其进行的检查。

连续和长期的监测提供了结构的内部强度、变形、特征振动频率和其他使用寿命指标的指示。

随着时间的推移，它提供了一系列的信息，以确定结构的可靠性和使用寿命，并识别潜在的故障。