Practical bridge health monitoring fusing sensor information, analytical information and engineer judgement

融合传感器信息、分析信息和工程师判断的实用桥梁健康监测

基本信息

批准号：
22H01576
负责人：
金哲佑
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では，センサ情報に解析情報や，橋梁管理者および技術者の判断を融合し，費用対効果も評価できる実践的なBHM仕組みの構築を目指す．模型橋梁損傷実験と実橋モニタリングによってその有効性検証を目的としている．研究初年度である本年度の研究と実績を以下のまとめる．① BHMに技術者と管理者の判断を取り入れた意思決定の仕組みの構築：まず，鉄道橋の洗掘モニタリングに着目し，洗掘のリスク評価の検討を行った．また，鉄道橋の洗掘による交通遮断時の被害額推計方法の検討も行いBHMの費用対効果の枠組み提案に着手した．② センサ情報の融合によるBHMの状態予測精度の向上：橋梁ヘルスモニタリングによる状態予測の精度向上を考えると，単種類のセンサ情報だけでは限界があった．本研究では，加速度によるモード情報のみならず，加速度から橋梁の回転角および変位同定手法を開発した．これによって，構造物の異常検知の精度向上につながると考える．さらに，センサ情報を活用し構造解析モデルをアップデートし，橋梁の健全性評価をできる仕組みとして，NNのスケールファクターの利用とFNO（Fourier Neural Operator)の検討を行った．③ 模型橋梁と実橋梁のモニタリングシステム整備と模型橋梁の損傷実験:妥当性検証のために，実橋へのモニタリングシステム，特に高精度の加速度センサを整備するとともに，模型橋梁による損傷実験を行った．関連成果を，国際会議にて４編（そのうち2編はDOI付きの論文），国内の学会にて3編，国内の専門雑誌に１遍を発表している．特に，国内の学会発表では2編が優秀発表賞に選ばれた．総じて当初の計画とおりの充実した研究が行われたと評価できる．

在这项研究中，我们旨在创建一个实用的BHM系统，该系统将传感器信息与分析信息和桥梁经理和工程师的判断相结合，还可以评估成本效益。目的是验证模型桥梁损坏实验和实际桥梁监测的有效性。下面总结了今年研究的第一年的研究和表现。 1）建立一个决策系统，该系统将工程师和经理的判断纳入BHM：首先，我们专注于搜查铁路桥梁的监视并检查了搜查风险评估。我们还检查了一种通过搜查铁路桥梁阻塞的交通限制的方法，并开始提出针对BHM的经济高效框架。 2）通过整合传感器信息来提高BHM状态预测的准确性：考虑通过桥梁健康监测来提高状态预测准确性，仅一种类型的传感器信息就有限制。在这项研究中，我们不仅开发了基于加速度的模式信息，还开发了识别桥梁从加速的旋转角度和位移的方法。这将提高检测结构异常的准确性。此外，我们研究了NN量表因子和FNO（傅立叶神经操作员）的使用作为一种机制，该机制允许使用传感器信息更新结构分析模型并允许评估桥梁健康。 ③改善了模型桥梁和实际桥梁的监测系统，以及有关损坏模型桥梁的实验：为了验证有效性，还开发了用于实际桥梁的监测系统，尤其是高精度加速传感器，并使用模型桥进行了损坏实验。在国际会议上（其中两篇是DOI的论文），在国内学术会议上发表了四个相关的结果，另一篇是在国内专业期刊上。特别是，在日本选出了两次演讲以获得卓越演示奖。总体而言，可以理解是按计划进行的全面研究。