山西省智慧交通实验室有限公司郭俊凯获国家专利权
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龙图腾网获悉山西省智慧交通实验室有限公司申请的专利一种基于数字孪生与可移动传感的桥梁受力状态诊断方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121435784B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202512043703.3,技术领域涉及:G06F30/27;该发明授权一种基于数字孪生与可移动传感的桥梁受力状态诊断方法是由郭俊凯;吴佳佳;马剑;李安钰;吴焱;张杨生;孙立周;刘志华;赵晓晋;郝艳军;王强;郭学兵;高浩;孙效颖;李一洋;吴晓华;秦磊慧设计研发完成,并于2025-12-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于数字孪生与可移动传感的桥梁受力状态诊断方法在说明书摘要公布了:本发明属于桥梁工程技术领域,具体涉及一种基于数字孪生与可移动传感的桥梁受力状态诊断方法,旨在实现对带病害桥梁实时受力状态的诊断。方法包括获取桥梁既有病害空间数据,在孪生模型中植入病害参数,生成带病桥梁初始孪生体。在桥梁部署可移动传感设备构成的模块化监测站,设备间通过Mesh自组网传输数据至边缘计算终端,边缘计算终端执行数据预处理。在监测期内,实时注入车辆荷载、温湿度、位移或振动数据至带病桥梁初始孪生体,建立FEM‑病害耦合算法动态修正结构刚度矩阵,形成数字孪生体。建立受力状态诊断指标体系,对比数字、健康孪生体在相同荷载下的响应,计算各诊断指标的变化幅度,并标记结构健康度图谱,判断桥梁是否存在异常受力状态。
本发明授权一种基于数字孪生与可移动传感的桥梁受力状态诊断方法在权利要求书中公布了:1.一种基于数字孪生与可移动传感的桥梁受力状态诊断方法,其特征在于,包括: S1:通过无人机激光扫描或近景摄影测量获取桥梁既有病害空间数据,在孪生模型中植入病害参数,生成带病桥梁初始孪生体; S2:在桥梁部署可移动传感设备构成的模块化监测站,设备间通过Mesh自组网传输数据至边缘计算终端,边缘计算终端执行数据预处理; S3:在监测期内,实时注入车辆荷载、温湿度、位移或振动数据至带病桥梁初始孪生体,建立FEM-病害耦合算法动态修正结构刚度矩阵,模拟桥梁在不同工况下的受力状态,形成数字孪生体,实现数字孪生体对实际桥梁的动态映射; S4:建立受力状态诊断指标体系,对比数字孪生体与健康孪生体在相同荷载下的响应,计算各诊断指标的变化幅度,并标记结构健康度图谱,判断桥梁是否存在异常受力状态; 在步骤S3中,将降噪后的车辆荷载谱、环境温湿度、振动频率参数输入至带病桥梁初始孪生体;通过FEM-病害耦合算法动态修正结构刚度矩阵;基于短期监测数据对时变影响系数反演优化,将收敛的动态刚度矩阵输入至带病桥梁初始孪生体,形成数字孪生体,实现动态映射; 结构刚度矩阵公式为: 其中:为健康结构初始刚度矩阵,根据桥梁竣工三维模型导出;为根据病害类型定义的第个病害影响区域的刚度损伤因子;刚度损伤因子根据公式得到;为第个病害影响区域相对截面中性轴的刚度;为原截面刚度;为分析单元长度;为第个病害影响区域在时刻t的时变影响系数; 基于短期监测数据对时变影响系数进行反演优化,具体包括: 构建目标函数: 根据梯度下降求解,并迭代直至收敛; 其中,为第k次实际监测得到的结构响应数据;为基于当前时变系数,孪生体模拟得到的第k次结构响应数据;为第i个时变影响系数在第j次迭代时的取值;为梯度下降法的学习率。
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