CN114910031B - 一种悬索桥健康监测方法、系统、计算机设备和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于桥梁安全领域，提供了一种悬索桥健康监测方法、系统、计算机设备和存储介质，所述方法包括：获取第一交点，所述第一交点为目标吊杆与主缆的交点，所述目标吊杆为悬索桥中任一吊杆；在所述目标吊杆一侧的主缆上的设定距离内选取第一标识点；在所述目标吊杆另一侧的主缆上的设定距离内选取第二标识点；根据所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置计算所述目标吊杆的力学状态，所述目标吊杆的力学状态用于确定所述悬索桥健康状态。本发明根据主缆与吊杆交点反演悬索的结构力学状态，能够精确估计由于吊杆力异常引起的结构内力变化，且能够在较为经济的情况下对所有吊杆进行监测。

Description

一种悬索桥健康监测方法、系统、计算机设备和存储介质
技术领域
本发明涉及桥梁安全领域，特别是涉及一种悬索桥健康监测方法、系统、计算机设备和存储介质。
背景技术
近年来，频繁发生的大型桥梁的坍塌事故造成了大量的人员伤亡和财产损失。通过对中国2010年至2018年拆除或垮塌的统计数据表明，这部分桥梁的实际平均寿命仅为30年，而设计寿命通常为50年以上。被提前拆除的结构均被发现已经存在不可逆的严重损伤。这些异常的响应若未被及时地进行结构性能评估，并进行修复，将在外部诱因下突然坍塌，因此，针对这类桥梁，可靠、及时、全面的损伤监测与诊断方法必不可少。
环境引起的振动数据可以被直接用于悬索桥的实时损伤检测。然而，既有的研究表明，只有桥塔、主梁等主要构件严重的损伤才会引起结构振动基频和模态的改变。区别与梁桥，悬索桥的刚度主要由重力效应产生。局部损伤不会引起结构整体刚度的改变。因此，基于整体动力特性的监测评估悬索桥的局部损伤(比如吊杆断丝)仍然面临挑战。
进一步的，精细的检测方法被提出用于识别组件的损伤这些方法主要针对悬索桥的吊杆。结构的损伤通常引起吊杆力的变化。吊杆力的估计方法分为直接法和间接法。直接法是在拉索安装时部署应变片、光纤、压力环等传感器由应变直接计算拉索的索力具有非常高的测量精度。但是，受限于传感器的布置和维护的成本，通常只有少数的吊杆可能安装有这类传感器。并且，受到安装条件的限制，这些损坏的传感器通常不能被替换。间接法是由拉索的振动基频估算索力。人工完成所有吊杆频率的采集和分析通常需要数天时间。需要特别指出的是，目前基于频率估计索力是间接法唯一的理论基础。频率法估计索力还受到拉索结构形式、边界条件、长度、容重等多参数耦合影响。悬索桥跨中区域存在大量的短吊杆，长吊杆也可能安装了减振结构。针对每一根吊杆都需要就行模型修正以确定合理的参数取值，才可能使估计的索力具有可靠的精度。在实际工程应用中，这项工作是异常困难的。吊杆的损伤识别也可能引起其他物理特性的改变，例如拉索的振动形态、磁场。这些需要更加精细的检查的策略。这精细的检查方法需要对每根吊杆进行精细的检查，通常只能应用于周期性地的桥梁全面体检工作中。
因而，现有技术可以实现实时的健康监测，但难以实现对吊杆异常的定位和量化，也不适合日常巡检。基于频率法的吊杆力测量也不适用于跨中区域的短吊杆，且难以评估吊杆异常引起的结构性能的改变。
发明内容
基于此，有必要针对上述的问题，提供悬索桥健康监测方法、系统、计算机设备和存储介质。
在其中一个实施例中，提供一种悬索桥健康监测方法，所述方法包括：
获取第一交点，所述第一交点为目标吊杆与主缆的交点，所述目标吊杆为悬索桥中任一吊杆；
在所述目标吊杆一侧的主缆上的设定距离内选取第一标识点；在所述目标吊杆另一侧的主缆上的设定距离内选取第二标识点；
根据所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置计算所述目标吊杆的力学状态，所述目标吊杆的力学状态用于确定所述悬索桥健康状态。
在其中一个实施例中，提供一种悬索桥健康监测系统，包括：
交点测量装置，所述交点测量装置用于确定所述目标吊杆与所述主缆的位置关系；
监测装置，获取目标吊杆与主缆第一交点，所述目标吊杆为悬索桥中任一吊杆；在所述目标吊杆一侧的主缆上的设定距离内选取第一标识点；在所述目标吊杆另一侧的主缆上的设定距离内选取第二标识点；根据所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置计算所述目标吊杆的力学状态。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述悬索桥健康监测方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行上述悬索桥健康监测方法的步骤。
上述悬索桥健康监测方法、系统、计算机设备和存储介质，提供了一种新的通过计算悬索桥吊杆力，从而检测悬索桥健康状态的方法，只需确定目标吊杆与主缆的第一交点，再从第一交点两侧的主缆上选取第一标识点与第二标识点，结合悬索桥设计的数据，即主缆水平分力、主缆设计容重，可以计算出吊杆的拉力。本发明根据主缆与吊杆交点反演悬索的结构力学状态，能够精确估计由于吊杆力异常引起的结构内力变化，且能够在较为经济的情况下对所有吊杆进行监测。
附图说明
图1为一个实施例中提供的一种悬索桥健康监测方法的应用环境图；
图2为一个实施例中一种悬索桥健康监测方法的流程图；
图3为图1中A处受力分析图；
图4为图3中B处受力分析图；
图5为一个实施例中另一种悬索桥健康监测方法的流程图；
图6为一个实施例中另一种悬索桥健康监测方法的流程图；
图7为一个实施例中另一种悬索桥健康监测方法的流程图；
图8为一个实施例中悬索点云密度分布图；
图9为一个实施例中另一种悬索桥健康监测方法的流程图；
图10为一个实施例中主缆点云第一交点处理示意图；
图11为一个实施例中一种悬索桥健康监测系统示意图；
图12为一个实施例中另一种悬索桥健康监测系统示意图；
图13为一个实施例中计算机设备的内部结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
图1为一个实施例中提供的一种悬索桥健康监测方法的应用环境图，如图1所示，在该应用环境中，包括计算机设备110、测量设备120以及悬索桥130。
计算机设备110可以是独立的物理服务器或终端，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群，可以是提供云服务器、云数据库、云存储和CDN等基础云计算服务的云服务器。
测量设备120可以是对位移进行测量的设备，如全站仪，GPS等测量装置，也可以是对悬索桥130进行扫描的激光三维扫描仪。
如图2所示，在一个实施例中，提出了一种悬索桥健康监测方法，本实施例主要以该方法应用于上述图1中的计算机设备110来举例说明。具体可以包括以下步骤：
步骤S202，获取第一交点，所述第一交点为目标吊杆与主缆的交点，所述目标吊杆为悬索桥中任一吊杆；
步骤S204，在所述目标吊杆一侧的主缆上的设定距离内选取第一标识点；在所述目标吊杆另一侧的主缆上的设定距离内选取第二标识点；
步骤S206，根据所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置计算所述目标吊杆的力学状态，所述目标吊杆的力学状态用于确定所述悬索桥健康状态。
在本发明实施例中，悬索桥的主缆被锚定，桥面通过吊杆与主缆连接，桥面的重量由吊杆以及主缆承受，通过对吊杆的力学状态进行监测，来确定悬索桥的健康状态。吊杆主要承受拉力，因而需要确定吊杆拉力是否在设计的合理范围内，吊杆的拉力无法直接测量得出，需要通过间接的方式计算得出。悬索桥每两个吊杆之间的主缆整体满足悬链线方程，根据力的相互作用，主缆上每根吊杆所受的拉力，即为该吊杆与主缆的交点处主缆所受拉力的竖直分力，主缆所受水平分力由悬索桥设计时决定，且在该交点同时满足其两侧两段主缆在悬链线的受力关系，因而可以根据悬索桥的主缆设计水平分力、设计容重，以及交点与交点两侧的主缆上两点之间的相对位置，得出交点所在的吊杆力。
在本发明实施例中，在需要计算某一根吊杆的吊杆力时，确定该吊杆与主缆的交点，即目标吊杆与主缆的第一交点。每两根吊杆之间的主缆均满足悬链线方程，因而在第一交点的两侧各有一段主缆整体满足悬链线方程，第一交点与其一侧的相邻吊杆之间的主缆上任意一点均满足一个悬链线方程，第一交点与其另一侧的相邻吊杆之间的主缆上任意一点均满足另一个悬链线方程，且第一交点同时满足这两个悬链线方程，因而在这两段主缆上各选取一个标识点，即第一标识点与第二标识点；具体的，吊杆通常是均匀距离分布，可以以吊杆间距为设定距离，在这一设定距离内的主缆上任意选取标识点，即可根据所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置计算所述目标吊杆的力学状态。
在本发明实施例中，对于第一交点的获取前的确定，可以通过全站仪与棱镜配合，将棱镜设置在主缆与吊杆交点处，通过全站仪测量得出；也可以通过GPS测量得出；还可以通过三维扫描仪对悬索桥建立三维模型，经过计算得出。
在本发明实施例中，提供了一种新的通过计算悬索桥吊杆力，从而检测悬索桥健康状态的方法，只需确定目标吊杆与主缆的第一交点，再从第一交点两侧的主缆上选取第一标识点与第二标识点，结合悬索桥设计的数据，即主缆水平分力、主缆设计容重，可以计算出吊杆的拉力。本发明根据主缆与吊杆交点反演悬索的结构力学状态，能够精确估计由于吊杆力异常引起的结构内力变化，吊杆结构的变化会反映为吊杆力的变化，通过对吊杆的吊杆力进行计算监测，判断其是否在合理的设计范围内，确定吊杆力是否异常，进而确定吊杆的结构是否有损伤，如断丝等，以对悬索桥的健康状态进行监测，且本发明能够在较为经济的情况下对所有吊杆进行监测。
如图3、图4，在本发明一个实施例中，步骤S206，根据所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置计算所述目标吊杆的力学状态的步骤为：
根据公式(1)计算所述吊杆的拉力；
Figure GDA0004251152270000061
其中Pi为目标吊杆的拉力，H为悬索桥设计主缆水平分力，q为所述主缆设计容重，li-1为第一交点与第一标识点水平距离，li为第一交点与第二标识点水平距离，hi-1为第一交点与第一标识点竖直距离，hi第一交点与第二标识点竖直距离。
在本发明实施例中，以第i个吊杆为目标吊杆，Pi为第一交点处吊杆拉力，Pi-1为第一标识点处竖直分力，Pi+1为第二标识点处竖直分力，任意两吊杆间
Figure GDA0004251152270000062
的主缆满足公式1a。
其中，
Figure GDA0004251152270000063
Figure GDA0004251152270000064
式中li-1为第一交点和第一标识点间的水平距离，hi-1为第一交点与第一标识点竖直距离，li为第一交点与第二标识点水平距离，hi第一交点与第二标识点竖直距离，H为悬索桥设计主缆水平分力，q为所述主缆设计容重。
进一步地，对公式1a求导，这段主缆上任意位置的倾角θ为：
Figure GDA0004251152270000071
因此，任意位置主缆中的竖向力可按公式3计算，
F＝Htanθ (3)
如图4，将边界条件x＝0，y＝0和x＝li，y＝hi带入公式3中，可以得到这段主缆上端的竖向分力Vui和下端的竖向分力Vli：
Vui＝Hsinhαi (4a)
Vli＝-Hsinh(2βi-αi) (4b)
在第i号的目标吊杆处，由力的平衡方程可以得到：
Figure GDA0004251152270000072
Pi＝-Hsinh(2βi-1-αi-1)-Hsinhαi (5b)
由公式5b、1b、1c可知，目标吊杆的拉力Pi仅与li、hi、li-1、hi-1以及主缆的主缆水平分力H和主缆设计容重q相关，因而可在监测吊杆拉力时，可只通过悬索桥设计的主缆水平力与主缆设计容重以及测量确定的第一交点与第一标识点、第二标识点之间的位置关系确定。
在本发明的一个实施例中，可对主缆任意吊杆间节段张力T按照公式(9)进行计算：
T＝Hcosθ (9)
式中θ由公式2计算得到。
在本发明的一种实施例中，所述第一标识点为所述目标吊杆一侧相邻吊杆与所述主缆交点，所述第二标识点为所述目标吊杆另一侧相邻吊杆与所述主缆的交点。直接将目标吊杆相邻的吊杆与主缆的交点作为标识点，一方面在测量交点时更容易实现，也能减少测量的点的数量，另一方面在计算相邻的吊杆力时能够减少点的数量，大幅减少计算量，提高计算效率。
本发明实施例中，进一步计算出主缆吊杆节段间的内部拉力，结合吊杆的吊杆力，能够从整体上反正悬索的力学状态，通过判断各力学状态是否在合理范围内确定主缆、吊杆的健康状态。
在本发明的一个实施例中，如图5所示，步骤S202，获取第一交点之前的步骤包括:
S502，获取所述悬索桥不同角度点云数据；
S504，根据所述不同角度点云数据生成三维悬索桥点云模型；
S506，根据所述悬索桥点云模型分割出悬索的点云模型；
S508，根据所述悬索的点云模型确认所述悬索中目标吊杆与主缆的交点。
在本发明实施例中，对于第一交点的获取采用非接触式的获取方式，通过三维扫描仪扫描悬索桥不同的点云模型，计算机设备获取到不同角度的点云模型，将不同角度的点云模型进行配准，以生成一个三维的悬索桥模型，由于仅需主缆与吊杆的点云模型，可以将悬索的点云模型分离出来，同时悬索上还包括防护绳，需要根据悬索中的主缆与吊杆来确定主缆与吊杆的交点，可以将所有吊杆与主缆的交点均计算确定出来；在针对目标吊杆的吊杆力计算时，直接使用相应的交点即可。
在本发明实施例中，通过三维地面激光扫描建立点云模型，能够数据的精度以及数据可靠性，通过点云精确拼接、分割和交点计算，能够大幅减少检测时间，对悬索桥的健康进行更好的监测。
在本发明的一种实施例中，步骤S504，根据所述不同角度点云数据生成三维悬索桥点云模型的步骤包括：
S602，确定所述第一角度点云数据具有平面特征的第一点云；
S604，确定所述第二角度点云数据具有平面特征的第二点云；
S606，在所述第一点云上上随机生成均匀间距的第一点集并投影到所述第二点云的特征平面，生成第二点集；
S608，对第一点集与第二点集中的配准点迭代配准；
S610，生成三维悬索桥点云模型。
在本发明实施例中，从至少两个角度对悬索桥进行扫描，采集到至少两个角度的点云模型，可以先对点云模型进行手动配准，是两个点云模型靠近，或者有一部分重合，以方便进行精确配准。在进行精确配准时，分别对第一角度点云、第二角度点云进行分块，对点云块做最小二乘平面拟合，以拟合的标准偏差判断该点云块是否满足平面特征，遍历所有的点云块，得到第一角度点云、第二角度点云平面特征，即得到第一点云与第二点云。
在第一点云上，随机产生均匀间距的第一点集{A}。将第一点集{A}投影到第二点云上，得到第二点集{B}。第一点集{A}与第二点集{B}组成ICP(Iterative Closest Point，最近点搜索法)算法中的配准点对。
采用奇异值分解法计算第二点集{B}到第一点集{A}的变换矩阵T。使用变换矩阵T更新第二角度点云。
重复步骤S602-S608，直到最终满足ICP算法的迭代收敛条件，使平面第一点云与第二点云的平面特征重合，进而生成三维悬索桥点云模型。
通过获取激光扫描的不同角度的点云模型，再根据点云模型中的平面特征进行迭代配准，由于悬索桥中的平面结构通常面积较大，且位置相对固定，能够进行更加精确的配准以生成更加精确的悬索桥模型。
如图7，在本发明的一种实施例中，S506，根据所述悬索桥点云模型分割出悬索的点云模型的步骤包括：
S702，根据所述悬索桥点云模型在二维平面上投影的密度分布确定、分割出悬索的点云；
S704，确定所述悬索的点云中满足主缆半径分布的点云为主缆点云。
在本发明一个实施例中，悬索桥的主缆上只有在两根吊杆之间的节段才满足悬链线力学模型。因此，对点云分割的目标是相邻吊杆之间的主缆节段。悬索桥结构的几何特征具有特殊性，通常，缆索系统、塔柱是处于竖向的平面内，主梁处于水平平面内。一种可行的分割方法是将悬索桥的3维点云{xi,yi,zi}在低维度上进行点密度统计。在欧式空间中，定义单位空间点密度为：
Figure GDA0004251152270000091
式中，△E为单位空间。在一维空间中，△E为单位长度。在二维空间中，△E为单位面积。在三维空间中，△E为单位体积。Num为△E内点的数量。采用公式10对悬索桥的点云模型在不同维度上进行密度统计，可以得到不同部件的点密度参数。如图8，图中X为悬索桥主跨水平方向，Z为竖直方向，Y为垂直于XZ平面方向，“lateral position”为侧向位置，“position of main span”为主跨位置，“point density”点云密度，图8(b)是图8(a)在xy平面上2维点密度分布，图8(c)是y方向上的1维点密度分布，图8(d)是x方向上的1维点密度分布，在图8(c)中的两处点密度峰值位置为悬索桥两个悬索平面所在位置，即可确定悬索的点云，也可以确定每根吊杆在悬索桥跨度方向的位置，并将悬索的点云分割出来，方便之后确定吊杆与主缆的交点。吊杆与主缆通过索夹连接，索夹的长度通常小于2米。因此，在吊杆位置1m的临域以外被认为是标准的主缆节段点云区间。
进一步地，经过密度分割后，悬索点云中的主缆标准节段的点云中仍然包含了防护绳的点云，在大部分场景中，主缆上安装有防护装置，因而需要对主缆的点云进行确定与分割。
(1)、可以先在垂直于主缆轴线的平面上建立局部坐标系，将主缆节段点云投影到局部坐标系的xy平面。此步骤使3维点云中圆柱识别转化为平面点云中圆识别。
(2)、再从平面点云中随机采样3个点，计算由这三个点组成的圆心坐标(xi,yi)和半径Ri。重复这个步骤N次，得到半径的样本{Ri}。
(3)、对{Ri}进行概率密度统计，密度峰值对应于点云中圆特征的半径R0。R0对应的圆心坐标(x0,y0)为主缆圆柱投影特征的圆心。在投影平面内，(x-x0)2+(y-y0)2<(R0+δ)2范围以内的点被视为是主缆的点云。δ取值与附属设施和主缆表面的最小距离有关，如索夹圆柱表面与主缆表面的最小距离。
在本发明实施例中，通过点云密度先整体分割出悬索的点云，再通过主缆的圆柱特征从悬索的点云中分割出主缆的点云，能够精确地构建主缆的模型，防止防护绳和索夹等结构的影响，进而方便后续精确地将主缆与吊杆的交点找出，提高计算的准确性。
如图9，在本发明的一种实施例中，步骤S508，根据所述悬索的点云模型确认所述悬索中目标吊杆与主缆的交点的步骤包括：
步骤S902，截取所述目标吊杆两侧主缆上所述设定距离内的设定长度的第一段点云与第二段点云；
步骤S904，根据所述第一段点云、第二段点云的中心线分别与所述主缆点云中的吊杆点云的交点确定所述第一交点。
在本发明的一个实施例中，相邻的吊杆之间为主缆节段，同样相邻的主缆节段之间也有一吊杆，通常地，交点可由相邻主缆节段的中心线方程求解，然而，主缆节段中心线方程为悬链线方程，由点云估计悬链线方程的参数是一个直接解法不能适用的非线性回归模型。一种可行的方法是，在计算目标吊杆与主缆的交点时，在目标吊杆两侧分别截取一段主缆圆柱点云，即第一段点云与第二段点云，由于主缆与吊杆通过索夹连接，截取的点云要避开索夹，因而对设定的距离不做具体限定，只需避开索夹且靠近目标吊杆即可；对于设定的距离也不做具体限定，只需方便找出主缆圆柱点云的中心线即可，在根据第一段点云与第二段点云的中心线确定目标吊杆与主缆的第一交点。如图10，目标吊杆位置为Xs处，第一段点云为圆柱1，第二段点云为圆柱2，使用最小二乘圆柱面拟合算法，获得圆柱1的中心线1与圆柱2的中心线2，中心线1和中心线2分别在Xs处确定两点，两点的组成线段的中点即可确认为第一交点。
在本发明实施例中，能够通过主缆与吊杆的点云精确计算出所有吊杆与主缆之间的交点，确定各交点之间的相对位置关系，进而精确还原实际的悬索桥中吊杆与主缆交点位置，以及各交点的相对位置关系，方便将各个吊杆确定为目标吊杆后，对所有吊杆进行力学监测。
在本发明的一种实施例中，提供一种悬索桥健康监测系统，包括：
交点测量装置，所述交点测量装置用于确定所述目标吊杆与所述主缆的位置关系；
监测装置，获取目标吊杆与主缆第一交点，所述目标吊杆为悬索桥中任一吊杆；在所述目标吊杆一侧的主缆上的设定距离内选取第一标识点；在所述目标吊杆另一侧的主缆上的设定距离内选取第二标识点；根据所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置计算所述目标吊杆的力学状态。
在本发明实施例中，对于交点测量装置，主要是将主缆与目标吊杆之间的交点测量出来，也可以将第一标识点与第二标识点的位置测量出来，直接的测量方法可以是如图12所示：将传感器122固定在主缆上，通过接收装置121来测量，如接收装置121为全站仪，传感器122为棱镜的测量方案，或者可以采用接收装置121为GPS处理装置，传感器122为卫星定位信号接收机的方案进行测量。间接的测量方法可以是：如图11所示，利用激光扫描仪120采集悬索桥点云数据，再由计算机设备110构建悬索桥点云模型，计算得出交点。
对于监测装置，主要是根据交点测量装置得出的第一交点所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置，以及悬索桥设计时的设计数据，如主缆水平分力、主缆设计容重等，计算所述目标吊杆的力学状态，对悬索桥的健康状态进行监测。
在本发明实施例中，利用新的原理对悬索桥中吊杆的力学状态进行监测计算，能够精确估计由于吊杆力异常引起的结构内力变化，能够在日常巡检中方便使用。
图13示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是图1中的计算机设备110。如图13所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现悬索桥健康监测方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行悬索桥健康监测方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图13中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提出了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
步骤S202，获取第一交点，所述第一交点为目标吊杆与主缆的交点，所述目标吊杆为悬索桥中任一吊杆；
步骤S204，在所述目标吊杆一侧的主缆上的设定距离内选取第一标识点；在所述目标吊杆另一侧的主缆上的设定距离内选取第二标识点；
步骤S206，根据所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置计算所述目标吊杆的力学状态，所述目标吊杆的力学状态用于确定所述悬索桥健康状态。
在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：
步骤S202，获取第一交点，所述第一交点为目标吊杆与主缆的交点，所述目标吊杆为悬索桥中任一吊杆；
步骤S204，在所述目标吊杆一侧的主缆上的设定距离内选取第一标识点；在所述目标吊杆另一侧的主缆上的设定距离内选取第二标识点；
步骤S206，根据所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置计算所述目标吊杆的力学状态，所述目标吊杆的力学状态用于确定所述悬索桥健康状态。
应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种悬索桥健康监测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取第一交点，所述第一交点为目标吊杆与主缆的交点，所述目标吊杆为悬索桥中任一吊杆；
在所述目标吊杆一侧的主缆上的设定距离内选取第一标识点；在所述目标吊杆另一侧的主缆上的设定距离内选取第二标识点；
根据所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置计算所述目标吊杆的力学状态，所述目标吊杆的力学状态用于确定所述悬索桥健康状态；
其中，所述根据所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置计算所述主缆与所述目标吊杆的力学状态的步骤具体为：
根据公式(1)计算所述吊杆的拉力；
Figure FDA0004257768060000011
其中Pi为目标吊杆的拉力，H为悬索桥设计主缆水平分力，q为所述主缆设计容重，li-1为第一交点与第一标识点水平距离，li为第一交点与第二标识点水平距离，hi-1为第一交点与第一标识点竖直距离，hi第一交点与第二标识点竖直距离。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述第一标识点为所述目标吊杆一侧相邻吊杆与所述主缆交点，所述第二标识点为所述目标吊杆另一侧相邻吊杆与所述主缆的交点。
3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于，所述获取第一交点之前的步骤包括：
获取所述悬索桥不同角度点云数据；
根据所述不同角度点云数据生成三维悬索桥点云模型；
根据所述悬索桥点云模型分割出悬索的点云模型；
根据所述悬索的点云模型确认所述悬索中目标吊杆与主缆的交点。
4.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于，所述根据所述不同角度点云数据生成三维悬索桥点云模型的步骤包括：
确定第一角度点云数据具有平面特征的第一点云；
确定第二角度点云数据具有平面特征的第二点云；
在所述第一点云上上随机生成均匀间距的第一点集并投影到所述第二点云的特征平面，生成第二点集；
对第一点集与第二点集中的配准点迭代配准；
生成三维悬索桥点云模型。
5.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于，所述根据所述悬索桥点云模型分割出悬索的点云模型的步骤包括：
根据所述悬索桥点云模型在二维平面上投影的密度分布确定、分割出悬索的点云；
确定所述悬索的点云中满足主缆半径分布的点云为主缆点云。
6.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于，所述根据所述悬索的点云模型确认所述悬索中目标吊杆与主缆的交点的步骤包括：
截取所述目标吊杆两侧主缆上所述设定距离内的设定长度的第一段点云与第二段点云；
根据所述第一段点云、第二段点云的中心线分别与所述主缆点云中的吊杆点云的交点确定所述第一交点。
7.一种悬索桥健康监测系统，其特征在于，包括：
交点测量装置，所述交点测量装置用于确定目标吊杆与主缆的位置关系；
监测装置，获取目标吊杆与主缆第一交点，所述目标吊杆为悬索桥中任一吊杆；在所述目标吊杆一侧的主缆上的设定距离内选取第一标识点；在所述目标吊杆另一侧的主缆上的设定距离内选取第二标识点；根据所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置计算所述目标吊杆的力学状态；
其中，所述监测装置用于所述根据所述第一交点分别与第一标识点、第二标识点的相对位置计算所述主缆与所述目标吊杆的力学状态的步骤具体为：
根据公式(1)计算所述吊杆的拉力；
Figure FDA0004257768060000031
其中Pi为目标吊杆的拉力，H为悬索桥设计主缆水平分力，q为主缆设计容重，li-1为第一交点与第一标识点水平距离，li为第一交点与第二标识点水平距离，hi-1为第一交点与第一标识点竖直距离，hi第一交点与第二标识点竖直距离。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1至6中任一项权利要求所述监测方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1至6中任一项权利要求所述监测方法的步骤。
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