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．

在本研究中，我们的目标是建立一个实用的BHM系统，通过将传感器信息与分析信息以及桥梁管理者和工程师的判断相结合来评估成本效益。目的是通过模型桥梁损伤实验和实际桥梁监测来验证其有效性。现将今年作为研究第一年的研究情况和成果总结如下。 ① 建立将工程师和管理人员的判断纳入BHM的决策体系：首先，重点监测铁路桥梁冲刷情况，检查冲刷风险评估。我们还研究了一种估算因铁路桥梁冲刷而导致交通中断时造成的损失量的方法，并开始提出 BHM 的成本效益框架。 ②结合传感器信息提高BHM状态预测的准确性：当考虑通过桥梁健康监测提高状态预测精度时，仅使用单一类型的传感器信息存在局限性。在这项研究中，我们开发了一种根据加速度识别桥梁的旋转角度和位移以及根据加速度的模式信息的方法。我们相信这将提高检测结构异常的准确性。此外，我们研究了使用 NN 比例因子和 FNO（傅里叶神经算子）作为一种机制，利用传感器信息更新结构分析模型并评估桥梁的健康状况。 ③ 模型桥梁和实桥监测系统的开发，并进行模型桥梁损伤实验：为了验证有效性，我们安装了实桥监测系统，特别是高精度加速度传感器，并利用模型桥梁进行了损伤实验。．我们已在国际会议上发表相关成果4篇（其中DOI论文2篇），在国内学术会议上发表3篇，在国内专业期刊发表1篇。其中两篇论文入选国内学术会议优秀报告奖。总体而言，可以评价本次研究按照原计划顺利进行。