收藏本站
《解放军信息工程大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大型建筑物实时形变监测系统理论及应用研究

包欢  
【摘要】:随着社会经济的发展,我国建筑业得到迅猛发展,各种高、大、特、新的建筑物不断涌现。众所周知,建筑物从施工开始起,就会由于自然和人为的因素产生各种变形。了解变形状况,分析形变原因,预报未来变形,对于预防事故,保证建筑物正常使用是非常重要的。随着人们对建筑物形变监测重要性认识的不断深入,以及国家相关法律法规的实施,建筑物的形变监测已越来越广泛地应用于实际工程中,开发大型建筑物形变监测系统也越发显得重要。本文针对大型建筑物形变监测中的热点和难点问题进行了研究,主要研究内容和创新点如下: 1.介绍了建筑物形变监测系统的研究意义和现状,研究了监测系统的总体方案设计、系统的软硬件平台以及系统的通讯及远程控制方法,并阐述了TPS数据采集器关键部件与其功能,对系统的通讯及控制系统也进行了详细的分类,并指出了各自的优缺点与适用环境。 2.分析了测量误差的来源、分类和处理方法,综合讨论了对监测数据进行预处理以保证数据可靠性的意义。 3.对目前粗差处理的理论和方法进行了系统的分类总结,对常用的几种粗差探测方法进行分析比较,得出一些有益的结论。并对关联分析法探测粗差提出了一种简单的多项式模型,实例表明,该方法简单易行,检验结果的可靠性高。 4.应用过程突变理论建立了监测数据的动态检验模型,具有计算量小,速度快的特点,在监测点较多的监测项目中十分有效。在实际应用中,结合关联分析检验法,可以有效地解决自动化监测系统对监测数据真实性的识别问题,从而提高了自动化监测系统的实用性。 5.详细讨论了人工神经网络的基本原理和建立监控模型的具体方法,对BP神经网络存在的问题进行了分析讨论,并引入了采用非线性规则化函数对原始数据序列进行预处理以及记忆初始权值、阈值的方法,大大提高了BP模型的收敛速度,并防止了模型陷入局部极小值,提高了模型拟合的精度。 6.分析了系统误差产生的原因,介绍了系统误差的常用的几种检验方法,指出了各种检验方法的优点与其不适用性。 7.针对极坐标测量中存在的系统误差,提出了多重实时差分的测量方案,对该方法的精度进行了理论分析,推导了3维坐标的中误差公式。分析了球气差系数的内涵,表明其主要是由大气垂直折光系数决定的。 8.介绍了灰色系统理论中的GM(1,N)灰关联模型,并提出了应用灰色关联度来选择显著自变量,以提高模型拟合度的改进方法,并给出了改进的灰关联模型的解算流程。 9.研究并建立了各观测方向折光系数的灰关联模型,根据灰关联模型快速求解所观测方向的折光系数,对观测的高差进行实时改正,在较大程度上有效地减弱了折光的影响。据此,首次提出了改进的极坐标实时差分测量方案,实际试验结果表明,该方案对大气垂直折光的改正效果较好,实际使用也较为方便,有效地提高了单向三角高程的测量精度。 10.对经典卡尔曼滤波与扩展卡尔曼滤波(EKF)的算法模型与求解步骤进行了分析研究,讨论了各自的优缺点与适用范围。 11.在建筑物形变监测领域首次引入了Sigma点卡尔曼滤波(SPKF)方法。在介绍Sigma点变换算法及分析其精度的基础上,详细推导了SPKF算法流程,并且通过实例说明了SPKF较之EKF方法的优点:不需要计算雅可比矩阵,提高了计算的效率,预报精度较高,性能更为稳定,不易造成滤波发散。 12.首次提出了神经网络SPKF方法,并将其应用于建筑物形变监控这一非线性系统的建模预报中。这种方法解决了BP神经网络训练时间长,对初值依赖大、容易陷入局部极值的缺限,也将神经网络具有逼近任意连续函数和非线性映射能力的优点通过SPKF得以顺利实现。算例结果证明了这一思路和方法的可行性和有效性。 13.通过作者近几年完成的几个有代表性监测项目的介绍,说明了形变监测系统理论在实际中的应用情况。首次全面分析了监测房玻璃折射对观测方向及观测距离的影响,对监测方案的设计具有指导意义。对于建筑物规模较大,监测区域较广的情况,首次设计了多测站实时形变监测系统,开发了相应的软件与数据库系统。 14.对于特殊监测条件比如地铁,组建了多测站组成的监测网络系统,并提出了实时动态基准对向导线测量的创新方法,有效地解决了监测中的车挡目标、大气湍流、地基振动、多目标干扰等问题,填补了国内地铁结构变形监测领域的空白。通过实际应用表明,监测精度达到了项目要求。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU196.1

知网文化
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨元喜;;动态Kalman滤波模型误差的影响[J];测绘科学;2006年01期
2 包欢,卫建东,徐忠阳,张良琚;“智能全站仪网络监测系统”在地铁监测中的应用[J];北京测绘;2005年03期
3 张学庄,王爱公,张驰;单波高精度测距系统的研究[J];测绘学报;1996年03期
4 李宗春,李广云;我国大坝变形监测技术现状与进展[J];测绘通报;2002年10期
5 蒋利龙,易又庆,潘正华;不对称地形的大气折光反演[J];测绘通报;2003年12期
6 包欢;差分方法在测量中的应用[J];测绘通报;2003年05期
7 徐忠阳,张良琚,包欢,朱江;自动极坐标实时差分监测系统及其在大坝外部变形监测中的应用[J];测绘通报;2001年09期
8 奚锐锋;平面复测网的自适应卡尔曼滤波方法[J];测绘学报;1990年02期
9 艾斯卡尔·吾秀尔;多因子静态灰色模型在大坝安全监测中的应用[J];大坝与安全;2003年04期
10 华锡生,岳建平,夏国;主要水工建筑物安全监测信息管理系统的研制和应用[J];大坝观测与土工测试;1994年04期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 岳建平;大坝安全监控系统可靠性研究[D];河海大学;2002年
2 张社荣;面板堆石坝安全监测关联管理系统研究[D];天津大学;2004年
3 李宗坤;土石坝结构性态安全评价方法研究[D];大连理工大学;2003年
4 王建;大坝安全监控集成智能专家系统关键技术研究[D];河海大学;2002年
5 何勇军;大坝安全监控的人工智能技术研究[D];河海大学;2002年
6 赵东明;卫星跟踪卫星任务的引力谱分析和状态估计方法[D];解放军信息工程大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 夏道明;基于神经网络的自适应噪声抵消的研究[D];武汉理工大学;2002年
2 郑晶星;土石坝原型观测资料分析及实测性态安全评价研究[D];郑州大学;2002年
3 胡静;基于Kalman滤波的大坝监控统计模型研究[D];西安理工大学;2007年
4 王献辉;大坝群安全监控远程网络系统研究[D];河海大学;2004年
5 高宁;基于BP神经网络的农作物虫情预测预报及其MATLAB实现[D];安徽农业大学;2003年
6 连岳泉;大跨径桥梁施工控制精密三维坐标定位方法研究[D];武汉理工大学;2003年
7 张国辉;全自动全站仪滑坡监测数据的远传和处理[D];辽宁工程技术大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张燕平;提取特征规则的重复覆盖算法(RCA)[J];安徽大学学报(自然科学版);2002年02期
2 陈华友;固定资产投资动态模型及优化分析[J];安徽大学学报(自然科学版);2002年04期
3 曾安全;安徽林业3S技术应用综述[J];安徽地质;2002年03期
4 马晓群,张爱民,张家鼎,王效瑞,徐敏;基于GIS的市(县)级旱涝风险区划[J];安徽地质;2002年03期
5 丁爱民;沉降观测数据的分析方法[J];安徽建筑;2004年06期
6 陈久月,余承安,陈海鹰,王红涛;小麦品种(系)的灰色关联度分析与综合评价[J];安徽农学通报;2004年05期
7 曾安全,罗宁,洪安东,魏志刚;3S系统在安徽省林业上的应用现状及发展前景[J];安徽农业科学;2000年05期
8 朱卫生,程守忠;宿9604小麦新品种生态适应性综合分析[J];安徽农业科学;2000年06期
9 赵淑贞,卢金宝,程海卫,莫军;海岛棉目标性状和品种间灰色关联度分析[J];安徽农业科学;2005年01期
10 李翠华,张安录;土地利用总体规划中用地预测研究——大连市园地规模预测[J];安徽农业科学;2005年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨以凤;;通用分组无线业务(GPRS)及其应用[A];第四届安徽科技论坛安徽省电机工程学会分论坛论文集[C];2006年
2 王坚;高井祥;孙正明;;地球空间信息学对创新人才培养的新要求[A];全国测绘学科教学改革研讨会论文集[C];2007年
3 马润赓;刘少峰;马国锐;;真实地理环境场景库设计及其关键技术[A];中国测绘学会九届三次理事会暨2007年“信息化测绘论坛”学术年会论文集[C];2007年
4 马润赓;刘少峰;;基于网络的战场基础地理信息服务系统的内容和关键技术[A];中国测绘学会九届三次理事会暨2007年“信息化测绘论坛”学术年会论文集[C];2007年
5 姚思远;徐水平;;POS、ADS40全数字航测相机GPS基准站联测方法探讨[A];中国测绘学会九届三次理事会暨2007年“信息化测绘论坛”学术年会论文集[C];2007年
6 嵇永泉;胡智仁;;关于本地区卫星定位综合服务站网共建共享的思考[A];现代空间定位技术应用研讨交流会论文集(第5卷 第3集)[C];2007年
7 郑汉球;于晖;;GPS网、三角网和测边网的精度匹配问题[A];现代空间定位技术应用研讨交流会论文集(第5卷 第3集)[C];2007年
8 邹进贵;熊川;刘晓俭;;基于MATLAB COM组件的变形监测与分析软件开发[A];现代空间定位技术应用研讨交流会论文集(第5卷 第3集)[C];2007年
9 薛永安;葛永慧;;GPS变形监测数据处理方法研究与软件研制[A];现代空间定位技术应用研讨交流会论文集(第5卷 第3集)[C];2007年
10 荆炜;;GPS测量中基线选取对结果的影响[A];现代空间定位技术应用研讨交流会论文集(第5卷 第3集)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 符养;中国大陆现今地壳形变与GPS坐标时间序列分析[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2002年
2 丁睿;工程健康监测的分布式光纤传感技术及应用研究[D];四川大学;2005年
3 徐建新;灌区水资源评价及节水高效灌溉专家系统[D];西安理工大学;2000年
4 陈燕;数据仓库的设计与实现[D];大连理工大学;2000年
5 王雪华;两种层次结构化决策方法的理论与应用研究——AHP与AIM[D];大连理工大学;2000年
6 陈元枝;基于星敏感器的卫星三轴姿态测量方法研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
7 王永岩;软岩巷道变形与压力分析控制及预测[D];辽宁工程技术大学;2001年
8 邱冬生;湖南省国土资源地学数据库模型与数据融合技术应用研究[D];中南大学;2001年
9 杨力;大气对GPS测量影响的理论与研究[D];解放军信息工程大学;2001年
10 陈金平;GPS完善性增强研究[D];解放军信息工程大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 毛黎莉;基于CORBA的分布式异构数据库信息检索模型——在高校数字图书馆中的应用研究[D];上海师范大学;2003年
2 郭建花;河北省卫生人力资源开发研究[D];河北医科大学;2003年
3 周文芳;混凝土坝实测位移混合模型遗传算法优化及应用研究[D];武汉大学;2005年
4 张冬晓;建筑基坑监测及预测预报系统研究[D];中南大学;2005年
5 刘国辉;深基坑动态设计及信息化施工技术研究[D];中南大学;2005年
6 童颙;大坝安全监测系统硬件集成的研究与应用[D];河海大学;2006年
7 贾化萍;C/S与B/S结合模式的大坝安全监测信息管理系统研究[D];河海大学;2006年
8 彭刚;基于分形理论与模糊神经网络的模拟电路故障诊断研究[D];湖南大学;2006年
9 胡涛;模糊数学和灰色系统理论在岩土及结构工程中的应用研究[D];广西大学;2007年
10 颜嘉;宏观调控下长沙房地产市场的研究[D];中南大学;2006年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴树仁,金逸民,石菊松,张永双,韩金良,何锋,董诚;滑坡预警判据初步研究——以三峡库区为例[J];吉林大学学报(地球科学版);2004年04期
2 陈平;丛威青;;GIS支持下的湖南省地质灾害气象预警系统建设探讨[J];成都理工大学学报(自然科学版);2006年05期
3 田石柱,赵雪峰,欧进萍,周智,万里冰;结构健康监测用光纤Bragg光栅温度补偿研究[J];传感器技术;2002年12期
4 李宏男,李东升,赵柏东;光纤健康监测方法在土木工程中的研究与应用进展[J];地震工程与工程振动;2002年06期
5 许强,黄润秋,李秀珍;滑坡时间预测预报研究进展[J];地球科学进展;2004年03期
6 谢守益,张年学,许兵;长江三峡库区典型滑坡降雨诱发的概率分析[J];工程地质学报;1995年02期
7 肖伟;黄丹;黎华;崔振昂;蒙格平;;地质灾害气象预报预警方法研究[J];地质与资源;2005年04期
8 王丹生,朱宏平;光纤光栅传感技术在桥梁结构健康监测中的应用[J];中外公路;2002年06期
9 梁磊,姜德生,周雪芳,南秋明;光纤Bragg光栅传感器在桥梁工程中的应用[J];光学与光电技术;2003年02期
10 陈百炼;降水诱发地质灾害的气象预警方法研究[J];贵州气象;2002年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 文鸿雁;基于小波理论的变形分析模型研究[D];武汉大学;2004年
2 杨杰;大坝安全监控中若干不确定性问题的分析方法与应用研究[D];河海大学;2006年
3 宋迎春;动态定位中的卡尔曼滤波研究[D];中南大学;2006年
4 王穗辉;变形数据处理、分析及预测方法若干问题研究[D];同济大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁辰;地质灾害监测预警示范系统之滑坡远程监测子系统的研究[D];清华大学;2004年
2 陈涛;山区高速公路高边坡稳定性监测与评价[D];同济大学;2006年
3 吕瑞兰;小波阈值去噪的性能分析及基于能量元的小波阈值去噪方法研究[D];浙江大学;2003年
4 王献辉;大坝群安全监控远程网络系统研究[D];河海大学;2004年
5 吴江淮;建筑物静态变形监测数据分析与处理[D];同济大学;2007年
6 李鹏;高程测量粗差探测方法与高程控制网稳定性分析[D];河海大学;2005年
7 梅红;基于稳健估计的时序分析方法在变形监测中的应用[D];河海大学;2005年
8 林勋;时间序列分析在建筑物变形监测中的应用[D];吉林大学;2005年
9 张乐春;稳健估计在测量平差中的应用[D];中国地质大学(北京);2008年
10 张海玲;基于TCA2003全站仪的自动变形监测系统的研制[D];山东科技大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程新意,杨崇瑞;用模糊分析方法预报越冬代二化螟的发生量[J];安徽农业大学学报;1992年04期
2 高玮,郑颖人;岩土工程位移预测神经网络建模的几个问题[J];地下空间;2001年S1期
3 廖宁放,高稚允;BP神经网络用于函数逼近的最佳隐层结构[J];北京理工大学学报;1998年04期
4 蔡金宝,李运来,王晓东;大坝安全分析评价方法研究──以官厅水库大坝为例[J];北京水利;2001年06期
5 张学庄;光电测距仪全室内检定技术已经成熟[J];测绘工程;1994年01期
6 刘国林,郭金运;非线性参数平差的一个新途径[J];测绘工程;1998年02期
7 周江文;系统误差的数学处理[J];测绘工程;1999年02期
8 蒋利龙,施昆;削减大气折光对三角高程影响的新途径[J];测绘工程;2000年03期
9 陈振杰,辛立国,章书寿;近地大气层测线温度模型的试验研究[J];测绘工程;2001年02期
10 许厚泽;卫星重力研究:21世纪大地测量研究的新热点[J];测绘科学;2001年03期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 徐洪钟;大坝动力系统的安全监控非线性分析模型研究[D];河海大学;2001年
2 岳建平;大坝安全监控系统可靠性研究[D];河海大学;2002年
3 文鸿雁;基于小波理论的变形分析模型研究[D];武汉大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 黄张裕;大坝安全监测整体分析模型研究及应用[D];河海大学;2001年
2 张秀艳;基于神经网络的最优非线性滤波的研究[D];大庆石油学院;2003年
3 姚三;小波变换与Kalman滤波在信号处理中的联合应用[D];武汉理工大学;2003年
4 石双忠;基于小波技术的时序分析法用于GPS监测数据处理的研究[D];河海大学;2004年
5 喻蔚然;大坳混凝土面板堆石坝的观测资料分析和安全评价[D];河海大学;2005年
6 林岚;基于神经网络的多目标跟踪数据融合研究[D];江西师范大学;2005年
7 翁静君;人工神经网络在大坝安全监控中的应用研究[D];河海大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 覃光华,丁晶,缪韧,李眉眉;基于人工神经网络的卡尔曼滤波实时校正技术[J];水力发电;2002年11期
2 张民,鲍海,晏玲,曹津平,杜剑光;基于卡尔曼滤波的短期负荷预测方法的研究[J];电网技术;2003年10期
3 李光炽,周晶晏,张贵寿;用卡尔曼滤波求解河道糙率参数反问题[J];河海大学学报(自然科学版);2003年05期
4 祝咏晨;单站无源定位技术的探讨[J];信息技术;2005年06期
5 赵宇清;于冰;张丹丹;;一种降雨产流的卡尔曼滤波估计模型的探讨[J];黑龙江水利科技;2006年04期
6 王维;李潜;刘成;;卡尔曼滤波技术在水雷上的应用[J];水雷战与舰船防护;2006年04期
7 陈铁鑫;张坚樑;张沈阳;叶小凡;;卡尔曼滤波模型在水深测量中的应用[J];浙江水利科技;2007年02期
8 何雅晶;徐毓;;单个非顺序量测的异步航迹融合算法[J];火力与指挥控制;2007年07期
9 沙晓萍;陈惠民;鲍敏祺;韩逸昕;;基于船舶的GPS/单陀螺航向融合算法[J];上海大学学报(自然科学版);2008年01期
10 何军红;吴旭光;杨宏;;基于非线性卡尔曼滤波的鱼雷速度的估计[J];弹箭与制导学报;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 沈亚强;程仲文;;基于卡尔曼滤波的语音增强方法[A];第二届全国人机语音通讯学术会议论文集[C];1992年
2 高勤;都学新;;莫尔斯信号的新型滤波方法[A];中国电子学会第七届学术年会论文集[C];2001年
3 梁钰;布亚林;贺哲;朱业玉;;用T213产品制作河南省沙尘天气短期预报[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
4 丁明理;王祁;洪亮;赵鹏;;无陀螺微惯性测量单元的卡尔曼滤波方法研究[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年
5 赖富强;孙建孟;李茂兵;;基于卡尔曼滤波的FMI成像测井加速度校正研究[A];中国地球物理·2009[C];2009年
6 万寿庆;;基于灰色理论的卡尔曼滤波[A];第16届全国灰色系统学术会议论文集[C];2008年
7 田甜;王爱华;安建平;薛斌;;一种基于新息自适应卡尔曼滤波的载波跟踪环路[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
8 李惠光;潘俊;王琦;;Kalman滤波器在板形检测上的应用[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
9 张友民;陈洪亮;戴冠中;;基于奇异值分解的固定区间平滑新方法[A];1995年中国控制会议论文集(上)[C];1995年
10 周雪梅;吴简彤;李东明;;多尺度预处理在组合导航系统中的应用[A];2004年船舶仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 陈长春;让士兵作战耳目更灵[N];中国国防报;2004年
2 王燕坊;应用数学与统计方法分析宏观经济[N];中国社会科学院院报;2004年
3 中国测会学会;测绘学科理论的新进展[N];中国测绘报;2005年
4 记者 王华楠;组合导航定位为农机引路[N];中国技术市场报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 包欢;大型建筑物实时形变监测系统理论及应用研究[D];解放军信息工程大学;2009年
2 赵东明;卫星跟踪卫星任务的引力谱分析和状态估计方法[D];解放军信息工程大学;2004年
3 武征;中国自然失业率的特殊性及实证研究[D];吉林大学;2008年
4 文鸿雁;基于小波理论的变形分析模型研究[D];武汉大学;2004年
5 莫世奇;矢量水听器的数据融合研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
6 张琳;卫星导航系统接收机抗干扰关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 高羽;自确认传感器理论及应用研究[D];复旦大学;2008年
8 胡志辉;卡尔曼滤波理论及其在混沌通信中的应用研究[D];华南理工大学;2011年
9 王卫华;移动机器人定位技术研究[D];华中科技大学;2005年
10 郑贵省;GPS/DR车载组合定位系统数据融合算法研究[D];天津大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁曼飞;基于卡尔曼滤波的GAT磁悬浮陀螺全站仪数据处理及分析研究[D];长安大学;2012年
2 李鑫;提高GPS定位精度的改进卡尔曼滤波算法研究[D];南京理工大学;2004年
3 阳奎;基于倒置GPS的动态目标导航系统仿真研究[D];华中科技大学;2008年
4 王宪荣;船舶横向运动状态估计及控制研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
5 史庆峰;车载组合定位系统的研究[D];吉林大学;2005年
6 郭传海;基于vxWorks的AUV组合导航系统研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 石仕杰;光纤陀螺寻北仪技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
8 李丽锦;基于自适应卡尔曼滤波的捷联惯导非线性对准技术研究[D];西北工业大学;2006年
9 白亮;基于计算机视觉辅助的组合导航系统[D];西北工业大学;2006年
10 赵元峰;民用飞机解耦和最优控制方法研究及其在阵风抑制中的应用[D];西北工业大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026