大型结构监测多主体协作与融合技术

李志明

新八建设集团有限公司 湖北武汉 430000

【摘要】作为当前智能生产结构的重要研究内容，大型的结构检测多主体协作和融合技术涉及的内容较多，因为涉及到较多的检测对象，监测的环境特殊，在一些特殊的动态变化情况下也不免遇到多重难题，为了保证实际监测工程的质量，相关单位要做好数据监测分析，构建出多协调、融合的机制。本文结合相关工程研究，探讨大型结构的检测多主体写作与融合技术的运用，提出了基于BDIKRI的多主体检测结构，并验证了该模型的正确性。

【关键词】：大型结构监测；多主体协作；融合技术

在现代科学技术的不断发展和进步下，我国的经济社会正在不断发展，也极大促进了工业化建设水平，如大型飞机、卫星、空间站得以建设，这些工程项目的结构检测体系也成为了国防部、土木工程产业关注的重点。目前，很多生产项目都在工程结构上设置了健康监测系统来分析结构的整体情况，判断结构的安全性，预测其寿命和性能表现，进而全面提升工程的运行效益。

1.简述结构监测系统

在现代改革开放的经济带动下，我国对工程项目的建设也有了更深入的认识，在二十世纪，建设的大量的建筑物也进入了运维管理阶段，这些航天飞行旗、海洋工程和远距离运输油气管问题也频发，这些装置结构安全性也引起了相关工程单位的重点关注。目前，对照结构检测的方法主要包括目测法、无损检测以及健康监测三种。第一种目测法简单易行，可肉眼直观损伤问题，但是无法贯彻到结构内部的损伤问题，一些外露的损伤可能是外部撞击，也可能是内部发生严重的损坏导致裂隙外露；无损检测具有非破坏性、综合监测的特点，但是该检测方式需要停机检测，使用的设备都十分复杂，检测的区域和内容也有限，后期需要人工复检和校验，不适合多层损伤问题；结构健康监测技术运用到了传感器网络结构，其可以实现实时监测、整体方式简单，适合大范围检测，可以满足大型的机械设备服役期检查，实现“健康”、“在线检测”。从项目结构的整体检测需求来看，为了满足整体结构的稳定性，目前大型结构的健康监测系统的内容也得到优化，其中包括了（1）驱动元件、（2）驱动电路、（3）数据采集和处理子系统；（4）数据传输子系统、（5）传感器子系统、（6）损伤识别与定位、（6）力学建模和模型修正等。

完整的结构检测有四个流程，第一个是信息采集，若有人工检测（目测法）、离线无损检测（需要停运）、在线自动监控技术；第二个是信息处理，通过计算机技术和通讯技术实现数据处理和信息融合，可输出报表；第三个是评估和判断，主要的内容包括了定期评估、日常评估和特定评估、专家会诊等；第四个是综合决策，以上三个步骤后可针对结构特点提出小修、中修、大修的决策。

2.大型结构监测的主要内容

检测的内容包括了功能元件和结构集成技术、结构建模和修正技术、信号处理和通讯技术、损伤识别可控制技术、安全评定技术等。因为大型的机构监测的内容多，为了将研究理论运用于实际的生活生产，生产人员需要考虑多方面的因素，目前我国针对结构监控的主要功能集中在监测部分，有且仅有通过科学的检测方法以及有效性工程应用环境分析来解决该问题。且在现代技术的带动下，信号处理技术、损伤识别技术和控制技术也在不断深化。

2.探讨大型结构监测多主体协作和融合技术研究

在现代计算机技术和信息技术的不断发展背景下，基于分布式人工智能多主体协作技术也成为了当前科技发展的内容之一，这种方式可以将主体技术和大型复杂技术结构融合，提升系统的整体性能。现针对多主体技术在大型结构监测分析，提出了基于多主体协作的BDIKRI技术，希望能够为实现实时在线损伤监测技术提供参考。

2.1多主体系统的组成和特定

智能主体具有主动性分析、社会性和自主性的特点，但是其智能控制范围有限，如通过无线传感节点形成的智能主体会受到节点体积影响，限制信息处理能力和储存、能量供应能力，无法及时胜任一个复杂的大型任务；多主体系统将复杂的硬件、软件系统分解成小的、彼此连接的信息处理子系统，后期可以将这些子系统组合成智能主体，这些智能单主体可进行自我学习，技能深化来解决小问题；若问题复杂，单一主体无法实现解答；就可和其他的主体进行交流、写作，实现多主体信息解答。值得注意的是，多个智能主体构成的协作环境可以完成复杂问题的求解，具有全局处理能力。

2.3大型结构多主体检测系统体系模型构建

大型的结构健康监测系统的内容较多，且大型的结构对象庞大、分布范围广、信息传输的数目多，也需要解决大量的问题，增加了信息传输的压力，为整个系统的设计也带了很多困难。多主体协作和融合技术可以可以满足典型的结构健康监测要求做好功能分析和任务分解，并分配相应的任务，最终实现主体的体系结构金色，并在此基础完成结构监测任务。

首先，多主体协作和融合工作开展前要分解任务，对后期的系统有效性、可行性有直观重要的影响。为了保证结构健康监测任务，相关单位要了解任务分解的重要目标，并结合结构体系建立针对性的模型。如可以将信息的安全结构状态和评估内容进行分解，可按照多种系统功能划分，建立结构分析层级关系，如数据监测层、解释层、损伤层和融合层以及输出层几大类。按照不同层级来分配任务，进而可以及时实现人机交互，对整个结构的损伤情况进行科学判定。其次，要做好主体结构设计，单一的传感主体不需要运用复杂的推理技术，可以采用反应主体结构，粘粘结构的传感器信息和状态参数即可，后期可以通过一些简单的推理对整个结构损伤问题进行识别和分析，若需要和其他的主体协作，系统需要和CCA发出请求，后给出数据解释层结果。再者确定损伤层主体结构，数据损伤层和解释层可以对现有的损伤特征和参数内容进行分析和判断，对于涉及主体如信号处理主体、交换主体、小波分析、损伤主体进行分别研究，可采用SPA结构特征参数来评估损伤情况，继而基于力学模型、遗传算法、贝叶斯、声发射来确定和评估损伤主体。最后，实现多主体信息融合，系统的信息融合层主体可以将所有的子系统的损伤情况予以判断和决策，并给出针对性的综合评估判断结果，后期端口会将结果传送给接口主体，目前多采用慎思型主体模型结构。

确定好损伤情况并融合信息后，系统会将主体的评估结果进行纯纯、显示、指令传输，用户可以通过这些数据对人物和功能进行配置和测试，数据服务主体会将所有的数据和损伤情况进行储存，后期也能够作为损伤参考。

4.结语

介绍了多主体系统的设计方法、设计流程以及大型结构健康监测系统的任务分解理论与分解方法，提出了分层次大型结构多主体健康监测系统BDIKRI体系结构模型，给出了任务分解过程及主体实现，信息融合主体的联合协作与融合功能以及多主体系统存在的冲突和消解策略及协作方法，希望能够为相关结构监测单位提供参考借鉴。

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