CN111289160B - 一种大型游乐设施的应力状态监测系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及应力监测技术领域，提供了一种大型游乐设施的应力状态监测方法，包括：按照空间分辨率在大型游乐设施上设定光纤光栅传感器的安装支点并根据设定的安装支点安装光纤光栅传感器，采集大型游乐设施的结构表面的应变光信号并发送给光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪将应变光信号调节成应变电信号并发送给系统平台，系统平台根据应变电信号和应力谱，基于四峰谷值雨流计数法计算得到大型游乐设施的疲劳累积损伤，并根据疲劳累积损伤和疲劳载荷谱计算大型游乐设施的使用寿命。提高应力监测效率且可靠性高，同时可实时和长期监测大型游乐设施的安全状况。

Description

一种大型游乐设施的应力状态监测系统与方法

技术领域

本发明涉及应力监测技术领域，尤其涉及一种大型游乐设施的应力状态监测系统与方法。

背景技术

目前，大型游乐设施已经深入到经济社会发展的基础，涉及到国民经济、人民生活的多个领域和方方面面，在国民经济和社会发展中起着举足轻重的作用。同时，大型游乐设施的运动形式复杂多样，导致失效模式多样化，大轴和传动系统载荷多变，速度快，一旦发生事故，经济损失惨重、社会影响恶劣。因此，大型游乐设施的安全关系到保障人民生命安全、也关系到国家经济运行安全和社会稳定，是各国公共安全的重要组成部分。为保证游乐设施的坚固耐用、性能良好，其金属结构必须有足够的静强度、规定的寿命下的疲劳强度以及整体和局部的稳定性。因此，对大型游乐设施进行长周期运行的状态监测技术是十分必要的。

应变是大型游乐设施设备检测最为重要的参数之一，它反映了工程结构的固有特征，对局部特性变化——尤其是对局部应力、局部结构损伤比较敏感。大型游乐设施由于体积、质量庞大，结构、受力复杂，在开展结构健康监测时，往往需要在多点对其应变进行监测以便及时发现并排除安全隐患。

现有的传统的大型游乐设施结构安全监测主要采用在金属结构上布置电阻应变片，通过测量电阻应变片的阻值，计算得到金属结构所受力的大小及方向。电阻应变片一般是电阻值为120Ω的薄片，其结构在受力变形时，拉压应变片从而改变它的阻值，根据结构的特性计算出金属结构的受力情况。采用在金属结构上布置电阻应变片对大型游乐设施进行安全监测主要存在以下缺陷：(1)在金属结构上布置电阻应变片属于单点式测量，测点较少，很难实现大型游乐设施的金属结构的分布式测量；(2)只能实现短期应变测量，不能对大型游乐设施的金属结构应变进行长期的监测；(3)不能满足高精度、远距离监测的技术要求。

发明内容

基于上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种大型游乐设施的应力状态监测系统与方法。

第一方面，本发明提供了一种大型游乐设施的应力状态监测系统，所述系统具体包括：光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪、工作站、系统平台和远端数据中心；

所述光纤光栅传感器设置于大型游乐设施的关键部位的结构表面并与所述光纤光栅解调仪通过分布式光纤应变光缆连接，用于感知所述结构表面的应变，并将感知的所述应变转化为光信号，以及，将所述光信号发送至所述光纤光栅解调仪；

所述光纤光栅解调仪用于将所述光信号调解成电信号，并将所述电信号通过光纤传输网络传输至工作站；

所述工作站用于将所述电信号通过互联网传输介质传输至所述系统平台和所述远端数据中心，所述系统平台用于根据所述电信号和应力谱，基于四峰谷值雨流计数法计算得到大型游乐设施的疲劳累积损伤，根据疲劳累积损伤和疲劳载荷谱计算大型游乐设施的使用寿命，所述远端数据中心用于存储所述电信号数据。

优选的，所述光纤光栅传感器为温补型焊接式光纤光栅传感器。

优选的，所述系统还包括分路器，当所述光纤光栅传感器的数量大于4时，所述光纤光栅传感器与所述分路器通过分布式光纤应变光缆连接，以及，经所述分路器的测试后再接入所述光纤光栅解调仪。

优选的，所述大型游乐设施包括大摆锤和过山车，所述大摆锤的关键部位包括立柱顶端、立柱底端、主力臂底部、回转圆盘支撑臂顶端、回转圆盘支撑臂底端和座椅支撑座底部，所述过山车的关键部位包括立柱顶部、立柱根部、轨枕中部和车体轮毂；

所述光纤光栅传感器具体用于沿所述大摆锤的立柱方向感知所述立柱顶端和所述立柱底端的应变，分别沿水平方向、45°方向和垂直方向感知所述主力臂、回转圆盘支撑臂和座椅支撑座的应变，并将感知的所述应变转化为光信号；或者，所述光纤光栅传感器具体用于沿所述过山车的立柱方向感知所述立柱顶部和所述立柱根部的应变，分别沿水平方向、45°方向和垂直方向感知所述轨枕和所述车体轮毂的应变，并将感知的所述应变转化为光信号。

第二方面，本发明提供了一种大型游乐设施的应力状态监测方法，所述方法包括：

按照空间分辨率在大型游乐设施上设定光纤光栅传感器的安装支点，并根据设定的所述安装支点安装所述光纤光栅传感器；

光纤光栅解调仪接收所述光纤光栅传感器采集的大型游乐设施的结构表面的应变光信号，并将接收的所述应变光信号调节成应变电信号；

系统平台接收所述光纤光栅解调仪发送的所述应变电信号，并根据应变电信号和应力谱，且基于四峰谷值雨流计数法计算得到大型游乐设施的疲劳累积损伤，并根据疲劳累积损伤和疲劳载荷谱计算大型游乐设施的使用寿命。

优选的，所述根据设定的所述安装支点安装所述光纤光栅传感器，具体包括：

根据设定的所述光纤光栅传感器的安装支点采用焊接或胶粘方式将所述光纤光栅传感器固定在大型游乐设施的结构表面。

优选的，所述大型游乐设施的应力状态监测方法还包括：

所述大型游乐设施包括大摆锤和过山车，所述大摆锤各采集点的采样频率至少为100Hz，所述过山车各采集点的采样频率至少为1000Hz；

所述大摆锤采集点包括两侧的立柱顶端和立柱底端，基于灰色关联分析得到所述大摆锤四个立柱采集点的关联关系，当同侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态正相关且异侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态负相关时，确定所述大摆锤结构稳定性为第一安全级别，所述第一安全级别为所述大摆锤能安全使用，当同侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态相关性或异侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态相关性低于80％时，确定所述大摆锤结构稳定性为第二安全级别，所述第二安全级别为所述大摆锤存在安全隐患；

所述大摆锤四个立柱采集点的关联关系如下式表示：

其中，x_i(k)表示第i个立柱采集点的第k个时刻的比较曲线；x₀(k)表示第k个时刻的参考曲线，ζ_i(k)是第i个立柱采集点的第k个时刻的比较曲线x_i(k)与第k个时刻的参考曲线x₀(k)的相对差值，称为x_i(k)对x₀(k)在第k时刻的关联系数，ρ称为分辨系数，ρ∈(0，1)，i表示所述大摆锤的立柱采集点，取值为正整数。

有益效果：本发明实施例中使用光纤光栅传感器安装在大型游乐设施的结构表面，用以采集结构表面的应变光信号，光纤光栅传感器具有精度高、波长编码和绝对值测量等优点，同时，光纤光栅传感器可以在一路光纤上采用波分复用的技术实现分布式监测，解决了现有技术中使用电阻应变片监测大型游乐设施结构的安全，而存在的单点式测量，测量点较少，很难实现大型游乐设施的金属结构的分布式测量的技术问题，以及，由于光纤光栅传感器测量不像传统电阻应变片测量时需要拉压电阻应变片，光纤光栅传感器通常采用锂电池供电，使用寿命长，可对大型游乐设施进行长期的安全监测。光纤光栅传感器将采集的大型游乐设施结构表面的应变光信号传输给光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪将应变光信号调解成应变电信号，并将应变电信号通过互联网传输介质发送给系统平台和远端数据中心，远端数据中心存储应变电信号，系统平台则根据前端光纤光栅传感器采集的应变数据分析预测大型游乐设施的使用寿命，提高监测结果的准确性，实时发出预警信号，因此本发明还可以实现高精度、远距离监测大型游乐设施的技术要求。

本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种大型游乐设施的应力状态监测系统的拓扑结构示意图；

图2为本发明实施例中光纤光栅传感器在大摆锤上的分布示意图；

图3为本发明实施例中光纤光栅传感器在过山车上的分布示意图；

图4为本发明实施例提供的一种大型游乐设施的应力状态监测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面将结合附图对本申请的实施例进行描述，但并非对本发明的限制。

实施例一

如图1所示，为本发明实施例提供的一种大型游乐设施的应力状态监测系统的拓扑结构示意图，所述系统具体包括：光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪、工作站、系统平台和远端数据中心；所述光纤光栅传感器设置于大型游乐设施的关键部位的结构表面并与所述光纤光栅解调仪通过分布式光纤应变光缆连接，用于感知所述结构表面的应变，并将感知的所述应变转化为光信号，以及，将所述光信号发送至所述光纤光栅解调仪；所述光纤光栅解调仪用于将所述光信号调解成电信号，并将所述电信号通过光纤传输网络传输至工作站；所述工作站用于将所述电信号通过互联网传输介质传输至所述系统平台和所述远端数据中心，所述系统平台用于根据所述电信号和应力谱，基于四峰谷值雨流计数法计算得到大型游乐设施的疲劳累积损伤，根据疲劳累积损伤和疲劳载荷谱计算大型游乐设施的使用寿命，所述远端数据中心用于存储所述电信号数据。

具体的，通常大型游乐设施包括过山车和大摆锤等用于经营目的并承载乘客游乐的设施，其范围规定通常为设计最大运行线速度大于或者等于2m/s，或者运行高度距地面高于或者等于2m的载人游乐设施，本发明实施例中将以大摆锤和过山车为例进行说明。

光纤光栅传感器具有精度高、波长编码和绝对值测量等优点，同时，光纤光栅传感器可以在一路光纤上采用波分复用的技术实现分布式监测，使用寿命可长达15年，极具发展潜力和良好的市场前景。按照空间分辨率在大摆锤或过山车结构表面上设定安装支点，并根据设定的安装支点将光纤光栅传感器进行安装，安装支点可采用焊接或胶粘方式，在焊接或胶粘之后应释放应力，并做防锈处理，可有效延长光纤光栅传感器的使用寿命。具体的，如图2所示，大摆锤结构表面上的光纤光栅传感器分布在立柱顶端、立柱底端、主力臂底部、回转圆盘支撑臂顶端、回转圆盘支撑臂底端和座椅支撑座底部，各个安装支点对应安装的光纤光栅传感器编号如图2所示分别为201、202、203、204、205和206。如图3所示，过山车结构表面上的光纤光栅传感器分布在立柱顶部、立柱根部和轨枕中部，各个安装支点对应安装的光纤光栅传感器编号如图3所示分别为301、302和303。

优选的，所述光纤光栅传感器在大摆锤上的应变测量点方向具体包括，沿所述大摆锤的立柱方向感知所述立柱顶端和所述立柱底端的应变，分别沿水平方向、45°方向和垂直方向感知所述主力臂、回转圆盘支撑臂和座椅支撑座的应变，并将感知的所述应变转化为光信号；或者，所述光纤光栅传感器在过山车上的应变测量点方向具体包括，沿所述过山车的立柱方向感知所述立柱顶部和所述立柱根部的应变，分别沿水平方向、45°方向和垂直方向感知所述轨枕和所述车体轮毂的应变，并将感知的所述应变转化为光信号，具体如下表所示:

表1

其中光纤光栅传感器为温补型焊接式光纤光栅传感器，具有温度补偿功能，主要用于感知上述大摆锤或过山车的各个安装支点结构表面的应变，并将感知到的应变转化为光信号，得到应变光信号。光纤光栅传感器与光纤光栅解调仪之间通过分布式光纤应变光缆连接，光纤光栅传感器实时采集应变光信号，并将应变光信号传输至光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪将应变光信号调解成应变电信号，便于识别，并通过光纤传输网络将应变电信号传输至工作站。优选的，当光纤光栅传感器的数量小于或等于4个时，可以直接与光纤光栅解调仪连接，当光纤光栅传感器的数量大于4个时，采用分路器经测试后接入光纤光栅传感器解调仪。工作站将采集到的应变信号数据借助有线网、在线网、专网等互联网介质进行传输至系统平台和远端数据中心，其中系统平台软件包括数据查询、数据分析、预警、可视化信息管理平台，远端数据中心实现数据存储。

系统平台用于根据所述电信号和应力谱，基于四峰谷值雨流计数法计算得到大型游乐设施的疲劳累积损伤，根据疲劳累积损伤和疲劳载荷谱计算大型游乐设施的使用寿命。应力谱即为疲劳载荷谱，疲劳载荷指大小、方向随时间作周期性或不规则的改变的载荷(或应力)，结构或构件在使用过程中往往承受着疲劳载荷，通常将载荷和与之对应的应力随时间变化的历程分别称之为载荷谱或应力谱。具体的，剔除应变电信号中的无效值，即非峰值和非谷值，则得到的为应变电信号的峰值和谷值，并按应变电信号的接收时间，即应变电信号的采集时间的先后顺序，形成峰谷值序列。针对峰谷值序列采用双参数的雨流计数法进行循环计数，提取并统计幅值和均值。例如，对于连续的峰谷值点P₁、P₂、P₃、P₄，只要满足|P₁-P₂|≥|P₂-P₃|且|P₄-P₃|≥|P₂-P₃|，就可以从中提取出一个完整的循环，且其幅值为

均值为

当大型游乐设施的循环载荷的最大应力大于疲劳累积损伤时，用疲劳载荷谱计算所述大型游乐设施的使用寿命。

具体的，所述大型游乐设施包括大摆锤和过山车，所述大摆锤各采集点的采样频率至少为100Hz，所述过山车各采集点的采样频率至少为1000Hz；

所述大摆锤采集点包括两侧的立柱顶端和立柱底端，基于灰色关联分析得到所述大摆锤四个立柱采集点的关联关系，当同侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态正相关且异侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态负相关时，确定所述大摆锤结构稳定性为第一安全级别，所述第一安全级别为所述大摆锤能安全使用，当同侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态相关性或异侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态相关性低于80％时，确定所述大摆锤结构稳定性为第二安全级别，所述第二安全级别为所述大摆锤存在安全隐患；

所述大摆锤四个立柱采集点的关联关系如下式表示：

其中，x_i(k)表示第i个立柱采集点的第k个时刻的比较曲线；x₀(k)表示第k个时刻的参考曲线，ζ_i(k)是第i个立柱采集点的第k个时刻的比较曲线x_i(k)与第k个时刻的参考曲线x₀(k)的相对差值，称为x_i(k)对x₀(k)在第k时刻的关联系数，ρ称为分辨系数，ρ∈(0，1)，i表示所述大摆锤的立柱采集点，取值为正整数。

有益效果：本发明实施例中使用光纤光栅传感器安装在大型游乐设施的结构表面，用以采集结构表面的应变光信号，光纤光栅传感器具有精度高、波长编码和绝对值测量等优点，同时，光纤光栅传感器可以在一路光纤上采用波分复用的技术实现分布式监测，解决了现有技术中使用电阻应变片监测大型游乐设施结构的安全，而存在的单点式测量，测量点较少，很难实现大型游乐设施的金属结构的分布式测量的技术问题，以及，由于光纤光栅传感器测量不像传统电阻应变片测量时需要拉压电阻应变片，光纤光栅传感器使用寿命长，可对大型游乐设施进行长期的安全监测。光纤光栅传感器将采集的大型游乐设施结构表面的应变光信号传输给光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪将应变光信号调解成应变电信号，并将应变电信号通过互联网传输介质发送给系统平台和远端数据中心，远端数据中心存储应变电信号，系统平台则根据前端光纤光栅传感器采集的应变数据分析预测大型游乐设施的使用寿命，提高监测结果的准确性，实时发出预警信号，因此本发明还可以实现高精度、远距离监测大型游乐设施的技术要求。

实施例二

本发明实施例还提供了一种大型游乐设施的应力状态监测方法，如图4所示，所述方法包括：

S1，按照空间分辨率在大型游乐设施上设定光纤光栅传感器的安装支点，并根据设定的所述安装支点安装所述光纤光栅传感器；

S2，光纤光栅解调仪接收所述光纤光栅传感器采集的大型游乐设施的结构表面的应变光信号，并将接收的所述应变光信号调节成应变电信号；

S3，系统平台接收所述光纤光栅解调仪发送的所述应变电信号，并根据应变电信号和应力谱，且基于四峰谷值雨流计数法计算得到大型游乐设施的疲劳累积损伤，并根据疲劳累积损伤和疲劳载荷谱计算大型游乐设施的使用寿命。

优选的，优选的，所述根据设定的所述安装支点安装所述光纤光栅传感器，具体包括：

根据设定的所述光纤光栅传感器的安装支点采用焊接或胶粘方式将所述光纤光栅传感器固定在大型游乐设施的结构表面。

优选的，所述大型游乐设施的应力状态监测方法还包括：

所述大型游乐设施包括大摆锤和过山车，所述大摆锤各采集点的采样频率至少为100Hz，所述过山车各采集点的采样频率至少为1000Hz；

所述大摆锤采集点包括两侧的立柱顶端和立柱底端，基于灰色关联分析得到所述大摆锤四个立柱采集点的关联关系，当同侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态正相关且异侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态负相关时，确定所述大摆锤结构稳定性为第一安全级别，所述第一安全级别为所述大摆锤能安全使用，当同侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态相关性或异侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态相关性低于80％时，确定所述大摆锤结构稳定性为第二安全级别，所述第二安全级别为所述大摆锤存在安全隐患；

所述大摆锤四个立柱采集点的关联关系如下式表示：

其中，x_i(k)表示第i个立柱采集点的第k个时刻的比较曲线；x₀(k)表示第k个时刻的参考曲线，ζ_i(k)是第i个立柱采集点的第k个时刻的比较曲线x_i(k)与第k个时刻的参考曲线x₀(k)的相对差值，称为x_i(k)对x₀(k)在第k时刻的关联系数，ρ称为分辨系数，ρ∈(0，1)，i表示所述大摆锤的立柱采集点，取值为正整数。

本发明实施例中一种大型游乐设施的应力状态监测方法是对应上述实施例中一种大型游乐设施的应力状态监测系统，由于上述实施例中已经对一种大型游乐设施的应力状态监测系统的各个功能单元、模块进行了详细的说明，故在此大型游乐设施的应力状态监测方法中不再赘述。

有益效果：本发明实施例中使用光纤光栅传感器安装在大型游乐设施的结构表面，用以采集结构表面的应变光信号，光纤光栅传感器具有精度高、波长编码和绝对值测量等优点，同时，光纤光栅传感器可以在一路光纤上采用波分复用的技术实现分布式监测，解决了现有技术中使用电阻应变片监测大型游乐设施结构的安全，而存在的单点式测量，测量点较少，很难实现大型游乐设施的金属结构的分布式测量的技术问题，以及，由于光纤光栅传感器测量不像传统电阻应变片测量时需要拉压电阻应变片，光纤光栅传感器使用寿命长，可对大型游乐设施进行长期的安全监测。光纤光栅传感器将采集的大型游乐设施结构表面的应变光信号传输给光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪将应变光信号调解成应变电信号，并将应变电信号通过互联网传输介质发送给系统平台和远端数据中心，远端数据中心存储应变电信号，系统平台则根据前端光纤光栅传感器采集的应变数据分析预测大型游乐设施的使用寿命，提高监测结果的准确性，实时发出预警信号，因此本发明还可以实现高精度、远距离监测大型游乐设施的技术要求。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种大型游乐设施的应力状态监测系统，其特征在于，所述系统具体包括：光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪、工作站、系统平台和远端数据中心；

所述光纤光栅传感器设置于大型游乐设施的关键部位的结构表面并与所述光纤光栅解调仪通过分布式光纤应变光缆连接，用于感知所述结构表面的应变，并将感知的所述应变转化为光信号，以及，将所述光信号发送至所述光纤光栅解调仪；

所述光纤光栅解调仪用于将所述光信号调解成电信号，并将所述电信号通过光纤传输网络传输至工作站；

所述工作站用于将所述电信号通过互联网传输介质传输至所述系统平台和所述远端数据中心，所述系统平台用于根据所述电信号和应力谱，基于四峰谷值雨流计数法计算得到大型游乐设施的疲劳累积损伤，根据疲劳累积损伤和疲劳载荷谱计算大型游乐设施的使用寿命，所述远端数据中心用于存储所述电信号数据；

所述大型游乐设施包括大摆锤和过山车，所述大摆锤的关键部位包括立柱顶端、立柱底端、主力臂底部、回转圆盘支撑臂顶端、回转圆盘支撑臂底端和座椅支撑座底部，所述过山车的关键部位包括立柱顶部、立柱根部、轨枕中部和车体轮毂；

所述光纤光栅传感器具体用于沿所述大摆锤的立柱方向感知所述立柱顶端和所述立柱底端的应变，分别沿水平方向、45°方向和垂直方向感知所述主力臂、回转圆盘支撑臂和座椅支撑座的应变，并将感知的所述应变转化为光信号；或者，所述光纤光栅传感器具体用于沿所述过山车的立柱方向感知所述立柱顶部和所述立柱根部的应变，分别沿水平方向、45°方向和垂直方向感知所述轨枕和所述车体轮毂的应变，并将感知的所述应变转化为光信号；

所述系统平台还用于根据计算的使用寿命以及预警机制实时监测并发出预警信号，其中预警机制具体为：

所述大摆锤采集点包括两侧的立柱顶端和立柱底端，基于灰色关联分析得到所述大摆锤四个立柱采集点的关联关系，当同侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态正相关且异侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态负相关时，确定所述大摆锤结构稳定性为第一安全级别，所述第一安全级别为所述大摆锤能安全使用，当同侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态相关性或异侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态相关性低于80％时，确定所述大摆锤结构稳定性为第二安全级别，所述第二安全级别为所述大摆锤存在安全隐患；所述大摆锤四个立柱采集点的关联关系如下式表示：

其中，x_i(k)表示第i个立柱采集点的第k个时刻的比较曲线；x₀(k)表示第k个时刻的参考曲线，ζ_i(k)是第i个立柱采集点的第k个时刻的比较曲线x_i(k)与第k个时刻的参考曲线x₀(k)的相对差值，称为x_i(k)对x₀(k)在第k时刻的关联系数，ρ称为分辨系数，ρ∈(0，1)，i表示所述大摆锤的立柱采集点，取值为正整数。

2.一种大型游乐设施的应力状态监测方法，其特征在于，所述方法包括：

按照空间分辨率在大型游乐设施上设定光纤光栅传感器的安装支点，并根据设定的所述安装支点安装所述光纤光栅传感器；

光纤光栅解调仪接收所述光纤光栅传感器采集的大型游乐设施的结构表面的应变光信号，并将接收的所述应变光信号调节成应变电信号；

系统平台接收所述光纤光栅解调仪发送的所述应变电信号，并根据应变电信号和应力谱，且基于四峰谷值雨流计数法计算得到大型游乐设施的疲劳累积损伤，并根据疲劳累积损伤和疲劳载荷谱计算大型游乐设施的使用寿命；

该方法还包括：

所述大型游乐设施包括大摆锤和过山车，所述大摆锤各采集点的采样频率至少为100Hz，所述过山车各采集点的采样频率至少为1000Hz；

所述大摆锤采集点包括两侧的立柱顶端和立柱底端，基于灰色关联分析得到所述大摆锤四个立柱采集点的关联关系，当同侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态正相关且异侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态负相关时，确定所述大摆锤结构稳定性为第一安全级别，所述第一安全级别为所述大摆锤能安全使用，当同侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态相关性或异侧的立柱顶端和立柱底端的应力状态相关性低于80％时，确定所述大摆锤结构稳定性为第二安全级别，所述第二安全级别为所述大摆锤存在安全隐患；

所述大摆锤四个立柱采集点的关联关系如下式表示：

其中，x_i(k)表示第i个立柱采集点的第k个时刻的比较曲线；x₀(k)表示第k个时刻的参考曲线，ζ_i(k)是第i个立柱采集点的第k个时刻的比较曲线x_i(k)与第k个时刻的参考曲线x₀(k)的相对差值，称为x_i(k)对x₀(k)在第k时刻的关联系数，ρ称为分辨系数，ρ∈(0，1)，i表示所述大摆锤的立柱采集点，取值为正整数。

Images