中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
目前傳感器應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域，尤其大跨橋梁等結(jié)構(gòu)中已經(jīng)具有一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但在地下結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較少，對(duì)地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測系統(tǒng)中傳感器的優(yōu)化布置是該系統(tǒng)存在的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。因此這篇碩士論文結(jié)合天津站地下交通樞紐工程重點(diǎn)研究了地下結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中傳感器優(yōu)化布置的準(zhǔn)則和方法，并對(duì)傳感器優(yōu)化布置的原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析。該論文首先建立天津站地下交通樞紐空間三維有限元模型，對(duì)其進(jìn)行有限元模態(tài)分析，取得傳感器優(yōu)化布置計(jì)算所需節(jié)點(diǎn)的各階振型——位移模態(tài)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是進(jìn)行傳感器優(yōu)化布置的基礎(chǔ)；第二步根據(jù)傳感器布置的原則即監(jiān)測精度和成本，設(shè)計(jì)三種地下結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的傳感器優(yōu)化布置方案，即效獨(dú)立法、MAC 法及改進(jìn)MAC 法大型；最后應(yīng)用Penny提出的評(píng)價(jià)各種傳感器布置方法優(yōu)劣的五條量化準(zhǔn)則對(duì)三個(gè)傳感器優(yōu)化布置方法進(jìn)行比較和評(píng)價(jià)。 
評(píng)價(jià)結(jié)果表明，改進(jìn)MAC 法不僅理論合理、方便可行，而且大大縮短了計(jì)算所需的時(shí)間。該方法可為大型地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)監(jiān)測中傳感器的優(yōu)化布置提供理論依據(jù)和方便快捷的實(shí)現(xiàn)工具，具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義和進(jìn)一步研究的價(jià)值。
在城市地下綜合管廊中，其內(nèi)部承載了大量的重要管線，一旦有事故發(fā)生，所帶來的損失和影響十分巨大。因此，城市地下綜合管廊中比一般地下結(jié)構(gòu)的監(jiān)測要求更復(fù)雜，監(jiān)測項(xiàng)目也更多。為實(shí)現(xiàn)綜合管廊為各類管線提供舒適安全的環(huán)境，保障綜合管廊的安全性、實(shí)用性和耐久性，加強(qiáng)對(duì)綜合管廊內(nèi)環(huán)境監(jiān)測和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測以及評(píng)估十分必要，這也是50838標(biāo)準(zhǔn)中的要求。而傳感器是實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測功能的基本單元，通過傳感器采集整個(gè)管廊氣體、溫濕度、水位、沉降、電力、通訊數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的感知和風(fēng)險(xiǎn)的有效管控，這也是實(shí)現(xiàn)智慧管廊綜合管理和運(yùn)營的基礎(chǔ)。從理論上講，綜合管廊使用的傳感器越多，環(huán)境特征和結(jié)構(gòu)特征的描述就越準(zhǔn)確。但出于對(duì)經(jīng)濟(jì)成本方面的考慮，傳感器的數(shù)量總是有限的，因此合理布置傳感器，對(duì)現(xiàn)存的傳感器布局方案進(jìn)行優(yōu)化是保證環(huán)境監(jiān)測和結(jié)構(gòu)監(jiān)測質(zhì)量的前提。
通過參考《地下結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的傳感器優(yōu)化布置方法研究》這篇碩士論文的方法，基于各管線、環(huán)境之間的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)耦合關(guān)系，遵循高效、集約原則，通過考慮到綜合管廊的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)傳感器的位置、信號(hào)輸出狀態(tài)、電源要求、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和綜合管廊內(nèi)部環(huán)境等因素進(jìn)行分析，對(duì)改進(jìn)MAC 法作進(jìn)一步改進(jìn)或采用遺傳算法來選擇綜合管廊檢測目標(biāo)上的最優(yōu)傳感器布點(diǎn)方案，是可行的，可分為燃?xì)馀摵鸵话闩撌抑械膫鞲衅鞑键c(diǎn)方案進(jìn)行單獨(dú)，應(yīng)作為下一步研究的重點(diǎn)。
趙小崇 河北工業(yè)大學(xué)碩士論文
