小波分析在边坡深部水平位移监测数据降噪中的应用

边坡深部位移监测曲线中的波动现象既反映了自然活动和人工活动使边坡内部位移产生的突变;也反映了噪声对其造成的影响。为了提高边坡稳定性评价的准确性,有必要监测信号进行降噪处理。小波分析作为一种新兴的数学工具,具有多分辨分析的特性,在信号的噪声消除方面,已有了广泛应用。将小波分析应用在边坡水平位移监测曲线的降噪中,选用小波阈值法对西攀高速公路k132高边坡和318国道k2791高边坡监测数据进行降噪,结果证实,小波分析方法能有效处理边坡深部位移监测数据。     

基于GCV准则和改进阈值函数的小波去噪方法研究

为了准确确定小波阈值,改善阈值函数的降噪效果,提出一种基于GCV准则确定阈值和改进的阈值函数相结合的小波去噪方法。首先对信号进行小波变换,定义基于小波系数的GCV函数,通过对其进行优化求解最小值来选取小波阈值,然后采用改进的阈值函数对小波系数进行处理,最后对处理后的小波系数进行重构,得到去噪后的信号。通过一已知信号和噪声的数值算例,对比了该方法与常用的确定阈值方法和软阈值函数的去噪效果,验证了该方法具有更好的去噪效果。应用该方法,对一座斜拉桥的健康监测系统采集的实测挠度数据进行分析处理,结果表明,该方法有效降低了噪声影响,降噪后的挠度与数值结果接近。     

基于小波降噪的地下连续墙弯矩估算方法研究

基坑地下连续墙侧向位移监测过程中不可避免地存在误差,以往利用侧向位移估算地下连续墙弯矩时忽略了对监测数据误差的处理。为解决监测数据误差带来的问题,引入小波降噪方法对侧向位移监测数据进行降噪处理,基于降噪后数据实现地下连续墙弯矩估算。以福州地铁2号线上街站基坑工程地下连续墙典型测点的侧向位移监测数据为研究对象,选择db3小波基函数、硬阈值函数、heursure 阈值对其进行5层小波降噪处理,采用6次多项式对降噪后的监测数据进行拟合并确定拟合曲线曲率半径（挠度）,结合材料力学受弯构件相关理论实现地下连续墙弯矩估算。结果显示： 1)小波降噪可以有效去除侧向位移监测数据误差,监测数据误差主要分布在-0.6~0.6 mm; 2)利用降噪后的监测数据进行多项式拟合可以有效提高拟合精度; 3)地下连续墙最大估算弯矩为635.1 kN·m,约为设计值的40%,施工过程中地下连续墙安全状况良好。     

基于小波变换和ARIMA模型的桥梁健康监测数据分析

为了对桥梁健康监测系统采集的海量数据进行深入挖掘,使其在结构评估中效用最大化,将监测数据视为一维信号,以小波变换、时间序列分析为工具,对某四跨连续刚构桥挠度监测数据进行了分析,研究探讨了该方法对于监测数据分析的适用性。对于监测数据进行离散小波变换,根据小波变换系数分析得出了结构监测数据的发展趋势,同时可过滤掉数据信号中已缺失细节信息的系数,重构信号,对该重构信号进行时间序列分析,采用最小二乘法进行参数估计,建立了重构信号的ARIMA预测模型,成功对某大桥某时刻后未来一定时间的挠度进行了预测。研究结果可以预测桥梁结构在未来某周期内的运营状态信息,对于结构运营状态监测预警有积极的意义。     

基于小波阈值法的汽车车轮垂向力降噪

研究了小波阈值降噪技术的原理与方法,分析降噪效果的评价指标.分别采用4种阈值法则,对某轿车在襄樊试验场铺设路面上测得的车轮垂向力信号进行降噪处理;并设定新的降噪效果评价指标,结合降噪后信号的时域和频域特点,对不同阈值法则降噪处理后的信号进行对比,结果发现采用极小极大准则阈值法则对车轮垂向力信号的降噪处理结果更为准确可靠...     

基于缸盖振动信号分析的柴油机失火故障检测

用小波软阈值降噪的方法提高了柴油机缸盖振动信号的信噪比。对降噪后的振动信号进行了功率谱分 析,通过比较单缸断油前后功率谱的变化,找到了缸盖燃烧冲击振动的频段。以频段内振动信号的能量与总能量 的比值为诊断参数,识别了柴油机的失火故障。用实测数据证明了该方法的有效性。     

基于三次厄密插值的边坡变形监测小波降噪处理

边坡工程监测数据往往包含各种误差(噪声),表现出明显的非真实波动和突变,边坡的实际变形特征被噪声淹没而无法识别.小波分析能利用边坡真实变形信号与噪声的时频特性不同,借助小波变换的多分辨率分析,有效地对不同频率成分进行分离,并通过作用阈值,最终达到降噪的目的并提取出边坡真实的变形特征.工程中获得的监测数据有时是非等间隔的,不能直接进行小波降噪,可以利用三次厄密插值使其转变为等间隔数据序列,分析结果表明这种处理方法是可行的.     

基于小波变换理论的车辆实测载荷谱优化处理方法研究

鉴于工程中采集到的车辆道路载荷谱易受外部环境干扰而存在噪声和异常的尖峰信号,而传统的傅里叶变换滤波方法容易将真实信号随噪声信号同时滤除,本文中研究了基于小波变换理论的车辆实测道路载荷谱降噪方法。选用Daubechies小波函数,结合多种小波阈值降噪准则对某试验车辆实测道路载荷谱进行降噪处理,系统性地研究了不同小波阈值降噪准则和小波消失矩对实测含噪随机载荷信号的降噪性能。结果表明,基于小波变换的降噪方法能有效剔除干扰噪声信号,其中Heuristic SURE准则对原载荷谱各项载荷特征的保留效果最好。此外,研究了基于小波变换理论的实测载荷谱中异常尖峰信号自动检测方法,为车辆实测道路载荷谱的优化处理提供了一定的参考。     

小波理论在路面平整度降噪分析中的应用

在路面平整度数据采集中,通常夹杂着一些噪声信号.文中采用4阶Symlest小波滤波器,对采样信号进行多尺度一维小波分解,通过软阈值法进行消噪,再对信号中的低频部分进行单支重构.分析表明,经过5层分解和分层阈值法处理后的信号不仅能最大限度地保留原始信号的趋势部分,而且能有效降噪.     

一种基于EMD和小波阈值的桥梁振动信号混合去噪方法

在对桥梁进行健康监测的过程中,桥梁振动信号易受外部环境干扰而产生噪声,影响桥梁真实振动数据的获取与分析。为了减少噪声带来的影响,提出一种基于经验模态分解法(EMD)与小波阈值的混合去噪方法。该方法先通过EMD分解信号获得高频固有模态函数(IMF)分量,然后选取IMF分量使用小波阈值去噪,最后重构IMF分量获得去噪后的信号。结果表明,基于EMD和小波阈值混合去噪能有效地滤除干扰噪声信号,且去噪效果优于单一的EMD分解去噪法和小波阈值去噪法。这一结果为桥梁振动信号的去噪处理提供了有意义的参考。     

中小跨径桥梁结构安全状态评估研究

针对目前中小跨径桥梁健康监测系统及结构安全状态评估相关研究不足的情况,以万埠大桥为工程背景,通过安装在桥梁结构上的健康监测系统获得实时监测数据,对桥梁结构应变及倾角数据进行分析处理。基于统计学原理,采用损伤预警理论中的无模型指标训练法对万埠大桥进行安全状态评估,通过该法计算得到桥梁结构应变及倾角值的安全阈值,将监测系统实时监测数据与安全阈值进行对比,评估桥梁安全状态,为桥梁管养部门管理决策提供依据,也为今后中小跨径桥梁安全评估提供实例借鉴。     

预应力混凝土连续梁桥应变监测预警阈值研究

在桥梁健康监测系统中,预警系统是其重要组成部分,对海量监测数据设定合理的预警阈值至关重要。该文通过分析沈阳绕城高速某桥的长期应变监测数据,计算实测数据的特征参数,分析其数据变化特征,再将其与梁体温度进行回归拟合,分析温度变化对混凝土应变监测数据的影响,再对数据进行正态性检验,选取海量监测数据的常态阈值,作为S级预警阈值,并计算优化后的理论模型计算值,分别以其80%、100%和120%作为C级、B级和A级预警阈值。通过以上方法共设定4级应变预警阈值,且目前监测数据均未超过预警阈值,桥梁结构处于安全状态。笔者提出的预警阈值已应用于该桥健康监测系统中。     

GNSS-RTK在大跨斜拉桥施工期位移监测中的应用

为实现大跨斜拉桥施工期关键结构位移自动化监测,在桥塔塔顶和桥面吊机顶部布置GNSS测点,建立施工期全球卫星导航系统实时动态差分(GNSS-RTK)监测系统。该系统采用小波变换进行数据预处理,根据吊机顶部位移与主梁变形关系,分析吊机走行、节段吊装、环缝焊接、斜拉索张拉等典型工况下的监测数据,为结构状态的实时评估提供依据。武汉青山长江公路大桥应用结果表明:该方法能有效监测塔顶和悬臂前端的三维空间位移,有助于结构状态的实时评估和快速施工;Haar小波可用于大量数据自动化分析中典型工况的时间定位,dbN小波可用于位移信号的低通滤波;有必要进行位移的结构温度效应修正以提高监测精度。     

基于AO算法优化VMD参数联合小波阈值的桥梁信号去噪方法

当桥梁进行状态评估和健康监测时，所获得的桥梁信号易受外部环境的干扰，难以反映桥梁结构的真实响应。针对桥梁信号夹杂环境噪声等问题，提出了基于联合天鹰算法(Aquila Optimizer, AO)、变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)和小波阈值的去噪方法。该方法首先利用AO算法优化VMD的参数，然后用VMD对含噪声的信号进行自适应分解，再去除方差贡献率较小的模态，最后对剩余的模态进行小波阈值去噪处理，重构信号得到去噪后的真实信号。对模拟信号和桥梁动应变的实测信号分别进行分析，结果表明：基于AO算法优化VMD参数联合小波阈值的去噪方法能有效滤除噪声信号，且去噪效果优于单一的小波阈值去噪、EMD联合小波阈值去噪以及EEMD联合小波阈值去噪等常用的去噪方法，研究成果可为桥梁信号的去噪处理提供有意义的参考。     

基于小波分析的拱桥健康监测系统应力数据消冗去噪技术研究

考虑受力特点和安全性,钢筋混凝土拱桥是低等级公路在山区条件下跨越沟谷的首选桥型。论文以云南省内的金沙江大桥为例,介绍该桥梁上已安装的健康监测系统基本组成及基于小波分析的其数据处理的方法。桥梁健康监测系统可以提供桥梁在运营状态下的真实响应,也可以为桥梁损伤反演提供实测数据。结构状态的反演和损伤识别是健康监测系统的核心技术,实质上就是通过大量的实测数据反演结构状态并得到可能存在的损伤。小波分析能够将原始监测数据按频带宽度进行多层次划分,桥梁健康监测系统的应力数据中,与车辆相关的信息为周期短、频率高的信号,与温度相关的信息通常表现为中等周期与频率的信号,与承载力变化相关信息为周期长、频率低的信号,因而用小波分析能够将这些不同性质的信号区分开来。小波分解后则测试噪声部分通常包含在高频中,低频部分代表着信号的发展趋势,随着尺度的增加,时间分辨率的降低,信号的这种发展趋势会越来越明显。     

电力隧道实时健康监测系统设计与实测分析

电力隧道一般修建于城市的主干道及中心区,周边开发强度大,电力隧道在运营期容易受到近距离施工扰动影响,产生沉降与裂缝,严重危害到电力隧道的运营安全。通过对上海市已建的17条电力隧道进行现场调查,对电力隧道病害的现状及原因进行统计分析,提出将隧道纵向不均匀沉降、接头张开量以及结构裂缝变化量作为电力隧道运营期的监测目标。针对上海电力隧道现有的三种不同结构类型(盾构,顶管,明挖)和电力设施安全运行要求,设计了电力隧道实时健康监测系统,实现了监测数据自动采集和数据管理。在杨高中路电力隧道进行了系统的安装并实施了长期监测,并对现场实测数据进行分析。结果表明,设计的监测系统运行良好,监测数据灵敏可靠,能够帮助管理人员对周边施工做出及时反应,可以实时准确的评估结构安全状态。     

基于改进小波分解的机载位置数据降噪处理

机载经度、纬度、高度数据的精度,对保证飞机定位的精确性和飞行安全性有着重要意义.结合小波分解和经验模态分解(EMD)2种方法的优点,在小波分解的基础上,提出1种基于 EMD 的小波分解降噪方法.利用 EMD 对机载位置数据进行分解,并对高频分量用小波分解方法进行降噪处理,降噪后高频分量再结合低频分量进行重构得到降噪后的数据.以西安到长春某航班巡航阶段的机载高度数据序列为例,进行了仿真验证.结果表明,改进小波分解降噪方法与传统的小波分解降噪方法相比,信噪比提高了0.649,均方根误差减小了0.6969,消噪效果更加明显.改进的小波分解方法在处理机载位置数据方面有着较明显的优点,可获得更精确的飞机三维数据.      

压路机实时压实信号的降噪研究

为了得到更加真实有用的压路机信号,针对振动压路机钢轮的振动加速度信号采集中所存在的噪声,在4种不同阀值原则下对振动加速度信号进行小波降噪处理,采用IIR低通滤波器对同一信号进行滤波去噪。结果表明,小波降噪方法在对压路机钢轮振动信号的处理中能够更好地降噪并保留有用信号。     

基于小波分析的大跨径桥梁健康监测数据预处理研究

针对小波分析方法在桥梁健康监测系统中面临的小波基函数合理选择问题,采用一周期性仿真信号作为算例,考察了在其他研究领域内广泛用来进行信号去噪的Haar、Db、Sym、Coif、Bior、Rbio、Dmey等7种小波基函数,选取出去噪效果最显著的Bb8小波基函数.依托已建立的江阴大桥健康监测系统,对具有明显周期性的塔顶GPS的竖向数据进行去噪计算,并将计算结果与采用低通滤波进行去噪的结果进行比较分析.结果表明:由于小波方法采用了比低通滤波方法更为细致的处理方法,其去噪效果比低通滤波方法更有效.     

城市地下道路隧道结构健康监测研究

城市交通隧道的数量随着经济发展不断增多,隧道结构健康监测系统作为掌握隧道结构安全状态的有效措施也得到一定的发展。地下道路隧道由于投资规模、隧道长度较小等原因,致使结构健康系统较少应用在地下道路隧道中。本文依托园腾路地下道路隧道,采用“半智能化”结构健康监测的方式,降低结构健康系统成本的前提下,对隧道结构健康状态进行必要的监测。同时,对比测缝计、静力水准仪及形状传感器的监测结果,验证了形状传感器在接缝张开量、接缝两侧不均匀沉降的可行性。对城市地下道路等短隧道,降低结构健康监测系统的智能化程度、应用新型传感器现降低成本,提高结构健康监测系统在短隧道的使用率,对于提高管养质量、保障地下道路隧道结构安全上具有重要意义。