中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復合型高新技術集團企業(yè)。
建立了兩階段的橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)快速處理與分析評估方法：1）數(shù)據(jù)快速處理。首先對原始監(jiān)測數(shù)據(jù)進行異常檢測，剔除異常數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。其次，將篩選出的正常數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)壓縮與還原網(wǎng)絡進行高精度的數(shù)據(jù)壓縮與還原，從而降低數(shù)據(jù)傳輸壓力；2）結(jié)構(gòu)分析評估。相比于原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過優(yōu)化后的監(jiān)測數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)質(zhì)量上有了明顯的提升。在此基礎上，與橋梁結(jié)構(gòu)性能直接相關的關鍵參數(shù)可通過優(yōu)化后的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行快速有效地分析，從而進一步提高了橋梁健康監(jiān)測的效率。
（1）監(jiān)測數(shù)據(jù)快速處理
橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)的快速處理包括數(shù)據(jù)異常檢測和數(shù)據(jù)壓縮兩個步驟，流程框架如圖所示。
傳感采集設備的故障或損壞是導致監(jiān)測數(shù)據(jù)異常的主要原因之一，這類異常數(shù)據(jù)無法真實的反應結(jié)構(gòu)響應且會影響結(jié)構(gòu)分析的可靠性，因此需要進行剔除或修正。針對這類一維的異常數(shù)據(jù)，建立基于卷積網(wǎng)絡的異常數(shù)據(jù)檢測方法，將原始的監(jiān)測數(shù)據(jù)段輸入至網(wǎng)絡并通過逐層的一維卷積核提取其高維特征，隨后預測輸入數(shù)據(jù)段的分類。同時，采用均方誤差函數(shù)作為網(wǎng)絡的損失函數(shù)。與此同時，在訓練數(shù)據(jù)的基礎上，通過 Adam 優(yōu)化算法迭代更新網(wǎng)絡的參數(shù)。
由于異常數(shù)據(jù)壓縮后難以再進行還原，因此數(shù)據(jù)壓縮在數(shù)據(jù)異常檢測之后進行。在借鑒傳統(tǒng)的基于字典的數(shù)據(jù)壓縮方法的基礎上，提出基于卷積自編碼網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)壓縮方法，主要分為數(shù)據(jù)壓縮網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)重建網(wǎng)絡兩個部分。數(shù)據(jù)壓縮網(wǎng)絡用于把輸入的原始時間序列數(shù)據(jù)壓縮到指定大小，其中僅包含卷積層，非線性激活層和批正則化層，不包含全連接層。重建網(wǎng)絡用于把壓縮后的數(shù)據(jù)進行還原，首先將壓縮數(shù)據(jù)通過全連接層調(diào)整數(shù)據(jù)尺寸，隨后將壓縮數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)標簽信息輸入至重建網(wǎng)絡，并通過數(shù)層連續(xù)反卷積層輸出還原數(shù)據(jù)。
（2）基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)快速評估
及時準確的對目標橋梁進行評估是橋梁健康監(jiān)測的最終目的，橋梁監(jiān)測系統(tǒng)為此提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。如何充分地利用系統(tǒng)中各類型監(jiān)測數(shù)據(jù)，并從中提取出與結(jié)構(gòu)性能直接相關的信息，是實現(xiàn)快速有效結(jié)構(gòu)性能評估的關鍵。在長期運營中，橋梁結(jié)構(gòu)會隨著時間的推移產(chǎn)生各類結(jié)構(gòu)問題，并由此導致其剛度的降低，從而影響其承載能力。因此，準確識別橋梁剛度，對于橋梁承載能力的合理評價具有重要的意義。傳統(tǒng)的評估方法通常需要部署大量的傳感器并導致交通的中斷，因而效率低下、成本高昂。為此，融合車載信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)建立了一套快速、低成本、高效率的結(jié)構(gòu)評估方法，可對連續(xù)梁橋區(qū)域分布剛度進行準確的識別。
結(jié)構(gòu)監(jiān)測區(qū)域的平均剛度可由的力矩包絡面積（Moment Envelope Area，MEA）和曲率包絡面積（Curvature Envelope Area，CEA）共同計算。
融合橋面車載信息和橋下變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)剛度識別方法提供了一種新的思路，通過利用不同來源的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可對結(jié)構(gòu)性能進行快速、有效的評估。相比之下，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析方法往往需要投入大量的人力、物力和時間，這種基于監(jiān)測數(shù)據(jù)融合的方法使得SHM系統(tǒng)的應用成本和能源消耗均得到了降低。
中交路橋科技結(jié)合多年行業(yè)先進經(jīng)驗，融合數(shù)字經(jīng)濟和國家安全體系發(fā)展需求，構(gòu)建“智能監(jiān)測、科技領先、智慧城市、數(shù)字賦能”的品牌戰(zhàn)略，形成了工程檢測、城市安全監(jiān)測、數(shù)字化研發(fā)運維三大業(yè)務板塊。公司技術實力雄厚，當前擁有一支高素質(zhì)工程醫(yī)生團隊，囊括了鐵道工程、城市道路與公路、橋梁工程、隧道工程、建筑工程、水利工程、工程物探、安全技術、電力、信號、集成電路、智能科學等專業(yè)。公司試驗、檢測、監(jiān)測儀器設備齊全，用于試驗檢測、測繪的儀器設備共計千余套，為試驗檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學、準確提供了硬件保證。
