基于云计算的空间结构健康监测物联网系统研究
随着智能传感与无线组网技术在结构健康监测领域中的应用日益普及,针对火车站、飞机场、体育场馆等涉及重大公共安全的大跨度空间结构健康监测项目近年来增长迅速。面对不断积累的海量异构的监测信息,以云计算作为技术支持,建立空间结构健康监测物联网系统,实现监测数据的全面感知、智能处理与可视化设计,已经成为智慧城市建设的必然要求。为了使物联网与云计算成功应用于空间结构健康监测,实现健康监测的系统化、数字化、智能化,本文汲取了相关领域的研究经验,考虑健康监测的数据特点和计算任务,以数据获取、传输、储存、后处理、可视化的全周期为研究主线,构建了基于云计算的空间结构健康监测物联网系统。首先通过总结物联网的应用现状,将通用的物联网系统归纳为三个层次,并结合空间结构健康监测中的具体工作,提出了空间结构健康监测物联网系统总体框架,对各功能子层进行概念设计。针对云计算海量存储和智能处理的应用特征,完成云计算在健康监测中的任务部署。然后以监测信息的甄别、挖掘、展示、管理为目标,对物联网系统框架中最为关键的应用层进行技术研究。提出了针对指标体系和评分制度优化的健康等级层次分析模糊评价算法,以及利用时间序列识别规律性异常值的计算方法。为了使应用层能够运用集群资源高效智能处理含有冗余、异构、异常等诸多缺陷的海量监测数据,根据应用层中数据预处理和后处理的各项具体任务的计算流程,逐个论证了并行式的分布计算的可行性。提出了两种数据分块存储策略,经过分析得出了根据传感器通道不同进行数据分块的纵向存储是最优策略的结论。为了使监测数据能够以标准化的方式直观显示,借鉴证券市场中的股价显示方法,建立了基于蜡烛图和技术指标的监测数据可视化方法,并在创建了监测技术指标体系的基础上,提出了运用技术指标进行分级预警的机制。最后,依托国家体育场、杭州火车东站以及杭州市奥体中心主体育场三个大跨度空间结构的健康监测工程应用实例,选择... （共75页)
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