桥梁健康监测传感器的优化配置方法研究

传感器的优化配置是桥梁结构健康监测系统中重要的问题,应该做到使用尽量少的传感器获取尽可能多的结构信息。目前国内对于桥梁监测系统的研究多是针对大跨径、形式复杂的桥梁结构,并且主要是研究动力情况下的传感器优化配置,根据静力作用下的结构信息进行优化配置的方法很少。另一方面,这些研究多是在确定了传感器数目的情况下优化位置,而对于传感器数目如何确定的问题讨论不多。 本文首先选择用遗传算法作为优化配置的工具,在此基础上提出单亲遗传算法及改进后的单亲遗传算法以更好地适应传感器优化配置问题的特点。然后尝试借鉴无线传感网络中监测半径及覆盖概率的概念,将其和结构在静力作用下的反应信息相结合,提出一种目标函数来作为优化的依据。该目标函数包括了传感器和结构两方面信息。 优化方法的目标函数确定后,提出了在静力情况下先优化传感器数目后优化传感器位置的方法,步骤如下:首先得到各节点处的结构信息和检测概率,然后通过计算确定监测半径,之后应用单亲遗传算法在代数较少的情况下观察适应度值随传感器数目变化的趋势,由此确定传感器的数目。当传感器数目确定后,用改进的单亲遗传算法结合前面提出的目标函数配置传感器的位置。最后对洛旺河大桥工程采用本文提出的传感器优化配置方法进行了传感器优化配置。