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龍圖騰網(wǎng)獲悉華僑大學(xué);華土木(廈門)科技有限公司;廈門路橋信息股份有限公司申請的專利一種橋梁結(jié)構(gòu)全域撓度及失穩(wěn)風(fēng)險的動態(tài)監(jiān)測方法與裝置獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN120562217B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-26發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202511073413.7，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/23；該發(fā)明授權(quán)一種橋梁結(jié)構(gòu)全域撓度及失穩(wěn)風(fēng)險的動態(tài)監(jiān)測方法與裝置是由肖朝昀;高燕勇;郭偉;汪燕青;黃山景;林小敏設(shè)計研發(fā)完成，并于2025-08-01向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本一種橋梁結(jié)構(gòu)全域撓度及失穩(wěn)風(fēng)險的動態(tài)監(jiān)測方法與裝置在說明書摘要公布了：本發(fā)明屬于橋梁安全技術(shù)領(lǐng)域，提供一種橋梁結(jié)構(gòu)全域撓度及失穩(wěn)風(fēng)險的動態(tài)監(jiān)測方法與裝置。方法通過在目標(biāo)橋梁結(jié)構(gòu)布設(shè)p×q個呈矩陣式的無線復(fù)合傾角傳感器，以不低于50Hz的頻率實時采集傳感器平面相對坐標(biāo)及傾角值，經(jīng)遠(yuǎn)程無線傳輸至監(jiān)測裝置，同時運用GPS同步獲取面板相對原點位置的法向位移，通過多源數(shù)據(jù)時間同步處理，確保數(shù)據(jù)時間一致性。利用撓度曲面擬合算法，經(jīng)構(gòu)建超定方程、Moore?Penrose偽逆求解及位移約束修正，結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)與法向位移擬合出橋梁結(jié)構(gòu)實際變形曲面，進而計算最大撓度和最大曲率，依據(jù)雙重控制指標(biāo)實現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)整體變形的實時動態(tài)監(jiān)測與危險預(yù)警。本發(fā)明實現(xiàn)了橋梁撓度變形的全域高精度動態(tài)監(jiān)測與失穩(wěn)風(fēng)險主動防控。

本發(fā)明授權(quán)一種橋梁結(jié)構(gòu)全域撓度及失穩(wěn)風(fēng)險的動態(tài)監(jiān)測方法與裝置在權(quán)利要求書中公布了：1.一種橋梁結(jié)構(gòu)全域撓度及失穩(wěn)風(fēng)險的動態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括： S1.通過無線通信方式，實時獲取布設(shè)在目標(biāo)橋梁結(jié)構(gòu)上的p×q矩陣傳感器組件采集的動態(tài)傾角數(shù)據(jù)，所述動態(tài)傾角數(shù)據(jù)包括傳感器平面相對坐標(biāo)及大于等于50Hz采樣頻率的傾角值；同步獲取通過GPS模塊監(jiān)測的橋梁結(jié)構(gòu)相對原點位置的法向位移； S2.多源數(shù)據(jù)時間同步處理：以GPS模塊輸出的UTC時間為全局時鐘基準(zhǔn)，利用1PPS信號和NMEA時間戳實現(xiàn)高精度時鐘同步；采用主從同步架構(gòu)和雙向同步協(xié)議完成傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點時間對齊；對傳感器采集數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)分別附加對應(yīng)時間戳，實現(xiàn)時間戳統(tǒng)一轉(zhuǎn)換；針對傳感器與GPS采樣率差異，采用線性插值法完成數(shù)據(jù)時間尺度匹配，確保多源數(shù)據(jù)時間一致； S3.采用撓度曲面擬合算法對動態(tài)傾角數(shù)據(jù)進行擬合處理，得到實時的橋梁撓度曲面，該撓度曲面是多項式方程構(gòu)建而成，為常數(shù)項，為多項式項的系數(shù)，k為對應(yīng)多項式的項數(shù)之和，i、j為多項式項的冪次，n為多項式項最高冪次，t對應(yīng)不同的時刻； S4.基于實時撓度曲面，計算橋面最大撓度和最大曲率，并通過比對橋面絕對撓度和臨界曲率雙重控制指標(biāo)對橋面進行危險預(yù)警； 所述步驟S3中撓度曲面擬合算法包括： a構(gòu)建超定方程系統(tǒng)： 基于實時的橋梁撓度曲面和傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，構(gòu)造線性方程組：,其中，為k×1維的多項式非常數(shù)項系數(shù)向量；為2m×1維的傾角觀測向量，m是橋梁平面上傾角傳感器數(shù)量的總和；W為2m×k維的構(gòu)造系數(shù)矩陣； 其中構(gòu)造系數(shù)矩陣，矩陣中的，為對曲面函數(shù)構(gòu)建的非常數(shù)項偏導(dǎo)向量，即對實時的橋梁撓度曲面非常數(shù)項進行x、y兩個方向的求偏導(dǎo)所構(gòu)成的向量； bMoore-Penrose偽逆求解： 對構(gòu)造系數(shù)矩陣W預(yù)處理，計算構(gòu)造系數(shù)矩陣W的列范數(shù)向量，其中：，為構(gòu)造系數(shù)矩陣W中第i行j列的元素值，生成構(gòu)造對角縮放矩陣，進而得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣：； 針對標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造系數(shù)矩陣進行完全SVD分解,并計算標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造系數(shù)矩陣的偽逆:；其中，U是2m×2m正交矩陣，Σ是2m×k對角矩陣，主對角線元素奇異值，V是k×k正交矩陣，是Σ的逆矩陣； 求解標(biāo)準(zhǔn)化域系數(shù)，并反標(biāo)準(zhǔn)化得A，實現(xiàn)撓度曲面函數(shù)多項式系數(shù)的計算，公式為,； c撓度曲面修正： 通過位移約束方程對變形曲面進行修正，為GPS實時監(jiān)測的法向位移，為對應(yīng)GPS監(jiān)測的相對原點坐標(biāo)。

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