一种基于边缘计算的桥梁健康状态智能评估方法与流程

1.本发明涉及桥梁监测技术领域，具体为一种基于边缘计算的桥梁健康状态智能评估方法。


背景技术：

2.桥梁监测是对桥梁的桥身和绳索的位移进行监测，来实现预先对桥梁的使用情况进行评估确保桥梁的使用安全。
3.目前的桥梁健康评估方法较为单一，仅仅进行桥梁的位移监测，且检测分析速度较慢，不能实现通过采用边缘计算算法将现有的中心处理方式代替为多个边缘处理节点进行大量检测数据的处理，无法达到既快速又准确的对数据进行分析处理的目的，不能实现通过采用更加可靠的安全预警评估方法，来使整个桥梁监测能够具有更好的安全保障，从而对桥梁的安全监测十分不利。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于边缘计算的桥梁健康状态智能评估方法，解决了现有的桥梁健康评估方法较为单一，仅仅进行桥梁的位移监测，且检测分析速度较慢，不能实现通过采用边缘计算算法将现有的中心处理方式代替为多个边缘处理节点进行大量检测数据的处理，无法达到既快速又准确的对数据进行分析处理的目的，不能实现通过采用更加可靠的安全预警评估方法，来使整个桥梁监测能够具有更好安全保障的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于边缘计算的桥梁健康状态智能评估方法，具体包括以下步骤：
8.s1、用户访问：用户先通过用户访问模块或用户app交互模块访问整个桥梁监测系统，无论采用用户访问模块或用户app交互模块均需要通过用户身份认证单元进行认证处理，通过用户信息输入模块将用户写个人账户信息录入系统内，再通过用户权限认证模块对录入的用户个人信息进行对比认证，认证成功后通过用户操作模块进行操作处理；
9.s2、数据采集：经过步骤s1的用户信息认证成功后，云平台服务器控制桥梁数据采集单元内的位移采集模块、移动速度计算模块和移动加速度计算模块分别对桥梁上若干个位移采集点的位移情况进行采集、对每个采集点的位移移动速度进行计算以及对每个位移点的移动加速度进行计算；
10.s3、危险预评估：云平台服务器控制桥梁特征信息安全防控单元内的危险位移数据识别模块识别出每个位移采集点的危险位移数据，再通过危险预评估模块进行危险预评估处理，在进行预评估过程中通过历史特征数据提取单元向桥梁数据特征信息库模块提取历史对比数据；
11.s4、历史数据检索：历史特征数据提取单元内的检索指令生成模块自动生成与采集的数据相对应的数据索检指令，再通过数据库数据索检模块向桥梁数据特征信息库模块进行数据检索，然后通过索检结果筛选模块对索检出的数据进行筛选，之后通过数据特征信息提取模块将索检的数据提取出来；
12.s5、定位推演：危险预评估有危险位移时，通过桥梁位移位置定位模块将危险的桥梁位置进行定位，再通过位移变化推演模块结合步骤s2计算的移动速度数值和移动加速度数值进行推演处理；
13.s6、危险告警：云平台服务器控制安全预警单元内的危险信息接收模块接收步骤s5推演出的危险信息，再通过预警指令生成发送模块发送至用户访问界面，然后通过危险数据告警模块对危险的数据进行报警，之后通过危险等级评估模块对告警的危险数据进行危险等级评估处理。
14.优选的，所述步骤s1中用户身份认证单元包括用户信息输入模块、用户权限认证模块和用户操作模块，所述用户信息输入模块的输出端与用户权限认证模块的输入端连接，且用户权限认证模块的输出端与用户操作模块的输入端连接，所述用户访问模块和用户app交互模块的输出端均与用户身份认证单元的输入端电性连接。
15.优选的，所述步骤s2中云平台服务器是采用边缘计算算法分割成若干个边缘节点来对若干个采集点的采集数据进行采集。
16.优选的，所述步骤s2中桥梁数据采集单元包括位移采集模块、移动速度计算模块和移动加速度计算模块。
17.优选的，所述位移采集模块是由n个采集模块组成，且n个采集模块分别安装于桥梁对应的采集点上。
18.优选的，所述步骤s3中桥梁特征信息安全防控单元包括危险位移数据识别模块、危险预评估模块、桥梁位移位置定位模块和位移变化推演模块，所述危险位移数据识别模块的输出端与危险预评估模块的输入端电性连接。
19.优选的，所述危险预评估模块的输出端与桥梁位移位置定位模块的输入端电性连接，且桥梁位移位置定位模块的输出端与位移变化推演模块的输入端电性连接。
20.优选的，所述步骤s4中历史特征数据提取单元包括检索指令生成模块、数据库数据索检模块、索检结果筛选模块和数据特征信息提取模块，所述检索指令生成模块的输出端与数据库数据索检模块的输入端电性连接，且数据库数据索检模块的输出端与索检结果筛选模块的输入端电性连接，所述索检结果筛选模块的输出端与数据特征信息提取模块的输入端电性连接。
21.优选的，所述步骤s6中安全预警单元包括危险信息接收模块、预警指令生成发送模块、危险数据告警模块和危险等级评估模块，所述危险信息接收模块的输出端与预警指令生成发送模块的输入端电性连接，所述预警指令生成发送模块的输出端与危险数据告警模块的输入端电性连接，且危险数据告警模块的输出端与危险等级评估模块的输入端电性连接。
22.优选的，所述步骤s3中危险预评估模块先通过数据预处理模块进行处理，再通过单点数据对比模块对单个桥梁检测点进行数据对比，然后通过完全数据整合分析模块对全部检测的数据进行整合分析处理。
23.(三)有益效果
24.本发明提供了一种基于边缘计算的桥梁健康状态智能评估方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该基于边缘计算的桥梁健康状态智能评估方法，具体包括以下步骤：s1、用户访问，s2、数据采集，s3、危险预评估，s4、历史数据检索，s5、定位推演，s6、危险告警，可实现通过采用边缘计算算法将现有的中心处理方式代替为多个边缘处理节点进行大量检测数据的处理，很好的达到了既快速又准确的对数据进行分析处理的目的，检测分析速度快，实现了通过采用更加可靠的安全预警评估方法，来使整个桥梁监测能够具有更好的安全保障，从而对桥梁的安全监测十分有益。
附图说明
25.图1为本发明的流程图；
26.图2为本发明系统的结构原理框图；
27.图3为本发明桥梁特征信息安全防控单元的结构原理框图；
28.图4为本发明安全预警单元的结构原理框图；
29.图5为本发明桥梁数据采集单元的结构原理框图；
30.图6为本发明危险预评估模块的结构原理框图。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.请参阅图1-6，本发明实施例提供两种技术方案：一种基于边缘计算的桥梁健康状态智能评估方法，具体包括以下实施例：
33.实施例1
34.s1、用户访问：用户先通过用户访问模块或用户app交互模块访问整个桥梁监测系统，无论采用用户访问模块或用户app交互模块均需要通过用户身份认证单元进行认证处理，通过用户信息输入模块将用户写个人账户信息录入系统内，再通过用户权限认证模块对录入的用户个人信息进行对比认证，认证成功后通过用户操作模块进行操作处理；
35.s2、数据采集：经过步骤s1的用户信息认证成功后，云平台服务器控制桥梁数据采集单元内的位移采集模块、移动速度计算模块和移动加速度计算模块分别对桥梁上若干个位移采集点的位移情况进行采集、对每个采集点的位移移动速度进行计算以及对每个位移点的移动加速度进行计算；
36.s3、危险预评估：云平台服务器控制桥梁特征信息安全防控单元内的危险位移数据识别模块识别出每个位移采集点的危险位移数据，再通过危险预评估模块进行危险预评估处理，在进行预评估过程中通过历史特征数据提取单元向桥梁数据特征信息库模块提取历史对比数据；
37.s4、历史数据检索：历史特征数据提取单元内的检索指令生成模块自动生成与采集的数据相对应的数据索检指令，再通过数据库数据索检模块向桥梁数据特征信息库模块
进行数据检索，然后通过索检结果筛选模块对索检出的数据进行筛选，之后通过数据特征信息提取模块将索检的数据提取出来；
38.s5、定位推演：危险预评估有危险位移时，通过桥梁位移位置定位模块将危险的桥梁位置进行定位，再通过位移变化推演模块结合步骤s2计算的移动速度数值和移动加速度数值进行推演处理；
39.s6、危险告警：云平台服务器控制安全预警单元内的危险信息接收模块接收步骤s5推演出的危险信息，再通过预警指令生成发送模块发送至用户访问界面，然后通过危险数据告警模块对危险的数据进行报警，之后通过危险等级评估模块对告警的危险数据进行危险等级评估处理。
40.本发明实施例，步骤s1中用户身份认证单元包括用户信息输入模块、用户权限认证模块和用户操作模块，所述用户信息输入模块的输出端与用户权限认证模块的输入端连接，且用户权限认证模块的输出端与用户操作模块的输入端连接，所述用户访问模块和用户app交互模块的输出端均与用户身份认证单元的输入端电性连接。
41.本发明实施例，步骤s2中云平台服务器是采用边缘计算算法分割成若干个边缘节点来对若干个采集点的采集数据进行采集，桥梁数据采集单元包括位移采集模块、移动速度计算模块和移动加速度计算模块，位移采集模块是由n个采集模块组成，且n个采集模块分别安装于桥梁对应的采集点上。
42.本发明实施例，步骤s3中桥梁特征信息安全防控单元包括危险位移数据识别模块、危险预评估模块、桥梁位移位置定位模块和位移变化推演模块，所述危险位移数据识别模块的输出端与危险预评估模块的输入端电性连接，危险预评估模块的输出端与桥梁位移位置定位模块的输入端电性连接，且桥梁位移位置定位模块的输出端与位移变化推演模块的输入端电性连接。
43.本发明实施例，步骤s4中历史特征数据提取单元包括检索指令生成模块、数据库数据索检模块、索检结果筛选模块和数据特征信息提取模块，所述检索指令生成模块的输出端与数据库数据索检模块的输入端电性连接，且数据库数据索检模块的输出端与索检结果筛选模块的输入端电性连接，所述索检结果筛选模块的输出端与数据特征信息提取模块的输入端电性连接。
44.本发明实施例中，索检结果筛选模块是采用k-means algorithm聚类来进行数据筛选，具体为：把n的对象根据他们的属性分为k个分割，k《n，它与处理混合正态分布的最大期望算法很相似，因为他们都试图找到数据中自然聚类的中心，它假设对象属性来自于空间向量，并且目标是使各个群组内部的均方误差总和最小。
45.实施例2
46.s1、用户访问：用户先通过用户访问模块或用户app交互模块访问整个桥梁监测系统，无论采用用户访问模块或用户app交互模块均需要通过用户身份认证单元进行认证处理，通过用户信息输入模块将用户写个人账户信息录入系统内，再通过用户权限认证模块对录入的用户个人信息进行对比认证，认证成功后通过用户操作模块进行操作处理；
47.s2、数据采集：经过步骤s1的用户信息认证成功后，云平台服务器控制桥梁数据采集单元内的位移采集模块、移动速度计算模块和移动加速度计算模块分别对桥梁上若干个位移采集点的位移情况进行采集、对每个采集点的位移移动速度进行计算以及对每个位移
点的移动加速度进行计算；
48.s3、危险预评估：云平台服务器控制桥梁特征信息安全防控单元内的危险位移数据识别模块识别出每个位移采集点的危险位移数据，再通过危险预评估模块进行危险预评估处理，在进行预评估过程中通过历史特征数据提取单元向桥梁数据特征信息库模块提取历史对比数据；
49.s4、历史数据检索：历史特征数据提取单元内的检索指令生成模块自动生成与采集的数据相对应的数据索检指令，再通过数据库数据索检模块向桥梁数据特征信息库模块进行数据检索，然后通过索检结果筛选模块对索检出的数据进行筛选，之后通过数据特征信息提取模块将索检的数据提取出来；
50.s5、定位推演：危险预评估有危险位移时，通过桥梁位移位置定位模块将危险的桥梁位置进行定位，再通过位移变化推演模块结合步骤s2计算的移动速度数值和移动加速度数值进行推演处理；
51.s6、危险告警：云平台服务器控制安全预警单元内的危险信息接收模块接收步骤s5推演出的危险信息，再通过预警指令生成发送模块发送至用户访问界面，然后通过危险数据告警模块对危险的数据进行报警，之后通过危险等级评估模块对告警的危险数据进行危险等级评估处理。
52.本发明实施例，步骤s1中用户身份认证单元包括用户信息输入模块、用户权限认证模块和用户操作模块，所述用户信息输入模块的输出端与用户权限认证模块的输入端连接，且用户权限认证模块的输出端与用户操作模块的输入端连接，所述用户访问模块和用户app交互模块的输出端均与用户身份认证单元的输入端电性连接。
53.本发明实施例，步骤s2中云平台服务器是采用边缘计算算法分割成若干个边缘节点来对若干个采集点的采集数据进行采集，桥梁数据采集单元包括位移采集模块、移动速度计算模块和移动加速度计算模块，位移采集模块是由n个采集模块组成，且n个采集模块分别安装于桥梁对应的采集点上。
54.本发明实施例，步骤s3中桥梁特征信息安全防控单元包括危险位移数据识别模块、危险预评估模块、桥梁位移位置定位模块和位移变化推演模块，所述危险位移数据识别模块的输出端与危险预评估模块的输入端电性连接，危险预评估模块的输出端与桥梁位移位置定位模块的输入端电性连接，且桥梁位移位置定位模块的输出端与位移变化推演模块的输入端电性连接。
55.本发明实施例，步骤s4中历史特征数据提取单元包括检索指令生成模块、数据库数据索检模块、索检结果筛选模块和数据特征信息提取模块，所述检索指令生成模块的输出端与数据库数据索检模块的输入端电性连接，且数据库数据索检模块的输出端与索检结果筛选模块的输入端电性连接，所述索检结果筛选模块的输出端与数据特征信息提取模块的输入端电性连接。
56.本发明实施例，步骤s6中安全预警单元包括危险信息接收模块、预警指令生成发送模块、危险数据告警模块和危险等级评估模块，所述危险信息接收模块的输出端与预警指令生成发送模块的输入端电性连接，预警指令生成发送模块的输出端与危险数据告警模块的输入端电性连接，且危险数据告警模块的输出端与危险等级评估模块的输入端电性连接。
57.本发明实施例，步骤s3中危险预评估模块先通过数据预处理模块进行处理，再通过单点数据对比模块对单个桥梁检测点进行数据对比，然后通过完全数据整合分析模块对全部检测的数据进行整合分析处理。
58.同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
59.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
60.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。