土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的研究狀況與進(jìn)展

作者簡介：秦輝（1973.12-），男，陜西安康人，公共服務(wù)站干部，大專，研究方向：土木建筑。

摘 要： 隨著時代的發(fā)展以及經(jīng)濟的快速進(jìn)步，現(xiàn)階段的土木工程建設(shè)開始使用健康監(jiān)測系統(tǒng)，來對相關(guān)工程建設(shè)進(jìn)行實時的監(jiān)測與評估。這種技術(shù)的運用，不僅能夠使得工作人員實時了解到土木工程的監(jiān)控情況，還能夠從根本上降低施工過程中，由于施工失誤而導(dǎo)致的安全事故發(fā)生概率，也能夠在一定程度上提升土木工程的建設(shè)質(zhì)量。因此從這幾個方面來看，土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的使用是很有必要的。

關(guān)鍵詞： 土木工程;健康監(jiān)測系統(tǒng);研究狀況;研究進(jìn)展

【中圖分類號】TU317 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.33.093

引言：土木工程是國家經(jīng)濟發(fā)展十分重要的一部分組成內(nèi)容，同時也是人民群眾安家樂業(yè)的根本。倘若土木工程建設(shè)的相關(guān)質(zhì)量出現(xiàn)了問題或是誘發(fā)了安全事故，那么不僅會影響到人民群眾的身體健康，還可能會對人民群眾的財產(chǎn)安全造成威脅。為了降低安全事故發(fā)生的概率，使用健康監(jiān)測系統(tǒng)顯得十分有必要。相應(yīng)的系統(tǒng)在工作過程中能夠?qū)こ藤|(zhì)量進(jìn)行先驗性的監(jiān)督與檢查，使得人民群眾在危險發(fā)生之前進(jìn)行風(fēng)險規(guī)避。

1 目前存在的問題分析

想要使得土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的研究獲得改進(jìn)與完善，就需要對現(xiàn)階段存在的問題進(jìn)行深入的研究與分析。

1.1 模型建設(shè)存在誤差

在航天航空以及機械構(gòu)造領(lǐng)域，也經(jīng)常會使用到健康監(jiān)測系統(tǒng)來進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測，但不同的行業(yè)領(lǐng)域在模型構(gòu)建方面存在著不同的要求。在土木工程的建設(shè)過程中，倘若模型設(shè)計存在較大的誤差，那么不僅會使得相應(yīng)的工程建設(shè)質(zhì)量出現(xiàn)問題，還很有可能會使得建設(shè)本身存在技術(shù)難度。因此從這個方面來看，土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)在模型建設(shè)方面存在誤差，是目前相關(guān)系統(tǒng)建設(shè)與改進(jìn)過程中存在的較大問題。倘若該問題無法得到解決，那么相關(guān)系統(tǒng)的建設(shè)就無法獲得進(jìn)展。

1.2 測量數(shù)據(jù)不夠完整

相比較其他領(lǐng)域的健康監(jiān)測系統(tǒng)使用而言，土木工程結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng)存在無法得到完整測量數(shù)據(jù)的問題。無論相關(guān)工作人員進(jìn)行怎樣的技術(shù)調(diào)整，目前的狀況而言相關(guān)工作人員只能夠取得部分的模態(tài)。這樣一來，在整個土木工程的損傷檢測過程中就無法使用完整模態(tài)來進(jìn)行相應(yīng)損傷檢測的完成。雖然現(xiàn)階段相關(guān)工作人員嘗試采取模態(tài)擴建或者矩陣縮聚的方式來代替完整模態(tài)進(jìn)行損傷檢測，但相比較完整的模特而言，該類檢測方法仍然存在著較大誤差。倘若這個問題無法得到解決，那么目前土木工程結(jié)構(gòu)健康檢測系統(tǒng)的使用就無法得到改進(jìn)。

2 傳感器的優(yōu)化布置措施

想要使得土木工程的結(jié)構(gòu)健康檢測系統(tǒng)使用得到改進(jìn)與完善，就應(yīng)該對現(xiàn)階段所使用的傳感器進(jìn)行優(yōu)化布置。實際上在結(jié)構(gòu)模態(tài)的實驗中，傳感器的布置技術(shù)在整個參數(shù)識別方面能夠起到較為重要的作用，同時也能夠在損傷檢測中起到十分重要的作用。為了得到最精準(zhǔn)的健康檢測結(jié)果，以及相應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)信息，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)按照科學(xué)合理的方式來進(jìn)行傳感器的布設(shè)。對于傳感器部署的優(yōu)化措施，應(yīng)當(dāng)以以下幾個方向來進(jìn)行改進(jìn)。

首先傳感器系統(tǒng)的相應(yīng)設(shè)備以及數(shù)據(jù)處理所耗費的費用應(yīng)當(dāng)盡量達(dá)到最小化。不僅能夠使得土木工程的健康檢測系統(tǒng)運行成本得到節(jié)約，還從另外一個方面回應(yīng)了現(xiàn)階段土木工程建設(shè)，綠色節(jié)能可持續(xù)的發(fā)展理念。

其次，現(xiàn)階段的傳感器系統(tǒng)并不能夠從具有較大噪聲的測量數(shù)據(jù)中得出十分科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)模型參數(shù)。因此在傳感器的優(yōu)化布置過程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該嘗試，使得傳感器系統(tǒng)的優(yōu)化布置能夠在較大噪聲的測量數(shù)據(jù)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)的估計。

再者，現(xiàn)階段的傳感器系統(tǒng)在大型的結(jié)構(gòu)模型實驗研究中，并不能獲得較為良好的實驗效果。因此相應(yīng)的技術(shù)研究人員應(yīng)當(dāng)嘗試進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)的改善以及相關(guān)控制的改善，爭取使得未來的傳感器系統(tǒng)能夠在大型結(jié)構(gòu)模型的實驗研究中，獲得更好的實驗效果。同時對于大型結(jié)構(gòu)而言，如果能夠提高結(jié)構(gòu)早期的損傷識別能力，那么整體的健康檢測系統(tǒng)運行準(zhǔn)確程度就能獲得更大的提升。因此相關(guān)早期損傷識別能力的提升，也是現(xiàn)階段傳感器系統(tǒng)優(yōu)化布置措施研究方面應(yīng)當(dāng)考慮到的研究目標(biāo)。

最后，現(xiàn)階段的整體性能評估系統(tǒng)，并不能夠進(jìn)行結(jié)構(gòu)特性和變化的有效確定。這與現(xiàn)階段傳感器系統(tǒng)的功能不足有很大的關(guān)系。倘若進(jìn)行傳感器的優(yōu)化布置技術(shù)改進(jìn)，或許能夠使得土木工程中的健康檢測系統(tǒng)的整體性能評估能力獲得較大的提升。因此這也是傳感器優(yōu)化布置技術(shù)改進(jìn)的研究方向。

3 監(jiān)測系統(tǒng)整體優(yōu)化措施

雖然土木工程的健康監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)有了較長時間的發(fā)展，但相關(guān)系統(tǒng)在具體行業(yè)領(lǐng)域中的使用卻并沒有達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。因此，健康檢測系統(tǒng)的使用仍然具有較大的上升空間以及發(fā)展前景。從監(jiān)測系統(tǒng)的整體上來進(jìn)行優(yōu)化策略研究，不難發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段的健康檢測系統(tǒng)仍然，能夠在以下幾個方面進(jìn)行較為明顯的突破與改進(jìn)。首先是監(jiān)測系統(tǒng)的耐久性方面，現(xiàn)階段的土木工程健康監(jiān)測系統(tǒng)，雖然性能上得到了較為明顯的提升，但由于在進(jìn)行監(jiān)測任務(wù)展開之前，相關(guān)系統(tǒng)對于監(jiān)測任務(wù)開展的前期意義缺乏必要的認(rèn)知，因此相關(guān)監(jiān)測系統(tǒng)在現(xiàn)階段進(jìn)行監(jiān)測任務(wù)完成的過程中，并不能夠保證相關(guān)任務(wù)完成能夠長期進(jìn)行。倘若相關(guān)技術(shù)研究者能夠使得監(jiān)測系統(tǒng)對監(jiān)測任務(wù)的前期認(rèn)知達(dá)到一個新的層面，那么監(jiān)測系統(tǒng)的使用耐久性將會獲得更加明顯的提升。第二，現(xiàn)階段的土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，算法雖然較為先進(jìn)，但是卻仍然存在著改進(jìn)的空間，倘若能夠研究出更切合時代發(fā)展趨向的算法來進(jìn)行相關(guān)土木工程結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測，那么未來的土木工程建設(shè)質(zhì)量以及效率都能夠獲得更加明顯的提升。因此相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在算法的先進(jìn)性研究方面進(jìn)行深入的研究與嘗試。

結(jié)束語：總而言之，土木工程結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng)使用，是能夠促進(jìn)土木工程建設(shè)行業(yè)發(fā)展的。作為一個新興技術(shù)，相關(guān)監(jiān)測系統(tǒng)仍然有較大的上升空間與使用前景，使得研究人員進(jìn)行不斷的研究。

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