CN115374660A - 基于局部特征提取模型的塔机塔身损伤严重程度确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑机械设备状态监测技术领域，具体为一种基于局部特征提取模型的塔机塔身损伤严重程度确定方法，本发明以塔机塔身同一损伤类型不同损伤严重程度下的健康监测数据为分析对象，通过计算塔机塔身顶端在回转臂回转相同角度时所经过的空间域内两相邻点位移的变化量，实现对塔机塔身损伤状态严重程度的判定：具体地说，是以塔机塔身顶端空间位置点集作为基础分析数据集，计算相同损伤类型不同损伤严重程度的塔机塔身相邻工作点的局部空间位置点距集，求取不同损伤严重程度下点的同一相邻位移变化量作为故障严重程度量化指标，实现塔机塔身损伤严重程度的确定。

Description

基于局部特征提取模型的塔机塔身损伤严重程度确定方法

技术领域

本发明涉及一种基于局部特征提取模型的塔机塔身损伤严重程度确定方法，属于建筑机械设备状态监测的技术领域。

背景技术

塔机作为一种广泛应用的大型起重运输设备，常年工作在重载、冲击特性较大的复杂、危险性场所，在自身重力及外界环境的干扰下极易发生损伤，一旦损伤可能会带来严重的经济损失和人员伤亡。

塔身作为塔机的主要承载结构件，是易发故障件之一，为保障塔机运行安全，及时准确地评估塔机塔身的损伤严重程度能防止塔身损伤状态急剧恶化，提高维修决策机制并延长塔机的使用寿命，（“基于图谱特征的塔式起重机塔身损伤判断方法研究”，张会敏等，中国工程机械学报，第19卷第3期，2021年6月）公开了一种基于图谱特征的塔式起重机塔身损伤判断方法，并公开了以下技术方案：通过对塔身顶端轨迹图谱数据获取，塔身顶端轨迹图谱数学建模，最终可以对损伤类型和程度进行判定，但是该种方法建立在塔机塔身顶端运行数据必须是塔机上转台回转一周内的完整数据，而塔机在实际工作过程中很难采集到一周内的完整数据，故在数据不完整的情况下该种方法的应用受到限制。

中国专利CN113868785A公开了一种塔机塔身损伤状态特征点映射模型的建立方法与快速判别损伤的方法，并具体公开了通过采集不同状态下的塔机塔身状态数据集的具体步骤，并应用塔机塔身顶端的空间位移量，通过参数化模型拟合与特征提取，将塔机塔身在圆周方面的高维特征向量映射到二维平面点云模型，建立单点特征与损伤状态的对应关系，上述专利文件中虽然公开了塔机塔身损伤状态的判定方法，同样，该种方法同样建立在塔机塔身顶端运行数据必须是塔机上转台回转一周内的完整数据，在数据不完整的情况下不适用于塔机塔身结构损伤严重程度的判别。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，本发明提供一种基于局部特征提取模型的塔机塔身损伤严重程度确定方法，本发明以塔机塔身同一损伤类型不同损伤严重程度下的健康监测数据为分析对象，通过计算塔机塔身顶端在回转臂回转相同角度时所经过的空间域内两相邻点位移的变化量，实现对塔机塔身损伤状态严重程度的判定：具体地说是以塔机塔身顶端空间位置点集作为基础分析数据集，计算相同损伤类型不同损伤严重程度的塔机塔身相邻工作点的局部空间位置点距集，求取不同损伤严重程度下同一相邻点间的位移变化量作为故障严重程度量化指标，实现塔机塔身损伤严重程度的确定。

实现本发明的技术方案为：

一种基于局部特征提取模型的塔机塔身损伤严重程度确定方法，包括以下步骤：

1）获取塔机塔身多种不同严重程度的损伤状态下的基础分析数据集，

在所述损伤状态下，分别使塔机回转臂在恒定载荷下绕塔身回转一周，每旋转ω°采集一个相对坐标系的塔机塔身顶端空间位置点集（x _i,w ，y _i,w ），其中i=1，2，……，I，i表示塔机塔身的多种损伤状态，I表示损伤状态总数；w=1，2，……，W，W=360/ω，w表示空间位置点，W表示回转臂每旋转一周采集的空间位置点总数；基础分析数据集为塔机塔身顶端空间位置点集；

X _i =［x _i,1，x _i,2，x _i,3，……，x _i,w ］，i=1，2，……，I （1）

Y _i =［y _i,1，y _i,2，y _i,3，……，y _i,w ］，i=1，2，……，I （2）

在所述公式（1）中，X _i 表示在第i种损伤状态下回转臂回转一周采集到的塔身顶端位置在x轴方向的空间位置点集；

在所述公式（2）中，Y _i 表示在第i种损伤状态下回转臂回转一周采集到的塔身顶端位置在y轴方向的空间位置点集；

在步骤1）中，具体的，

1-1）塔机塔身损伤状态描述，

通过搭建塔机在塔身多种损伤类型且同一损伤类型对应不同损伤严重程度下的塔机模型来模拟塔机塔身多种不同严重程度的损伤状态；

1-2）建立相对坐标系，

以塔机塔身顶端回转支承平面与塔身中心线的交点为坐标原点o,坐标轴x的正方向为沿着起重臂远离塔身方向，z轴正方向是沿着垂直于地面的塔身中心线方向向上，y方向垂直于起重臂轴线方向且和x轴和z轴符合右手螺旋法则；

2）建立各损伤状态数据局部特征提取模型，

2-1）分别以x _i,w 为x轴坐标点值，对应的同种损伤类型且同一位置获取的y _i,w 值为y轴坐标点值，表示出I种损伤状态下的W个空间位置点在空间中的分布点，计算I种损伤状态下采集得到的空间位置点两相邻点之间的空间点距D _i ；

D _i =［dz _i,1，dz _i,2，dz _i,3，dz _i,4，……，dz _i,w ］ （3）

公式（3）中，dz _i,w 表示塔机塔身在第i种损伤状态下测得的第w+1个空间位置点和第w个空间位置点之间的空间点距，D _i 表示第i种损伤状态下计算所得的两相邻点之间的空间点距的集合，i=1，2，……，I ，w=1，2，……，W；

2-2）建立平面坐标系o´x´y´，过坐标原点且沿着水平方向做一条直线作为x´轴，取向右为正方向，过坐标原点且垂直于x´轴做一条直线作为y´轴，取向上为正方向，以步骤1）中各损伤状态的空间位置点为x´轴坐标值，以空间点距D _i 为y´轴坐标值，得到空间点距D _i 随回转臂回转一周过程中的变化趋势线；

所有损伤状态下采集得到的空间位置点两相邻点之间的空间点距D _i 为：

D _i =［dz _i,1，dz _i,2，dz _i,3，dz _i,4，……，dz _i,w ］ （3）

其中

Dx _i =［dx _i,1，dx _i,2，dx _i,3，dx _i,4，……，dx _i,w ］ （9）

Dy _i =［dy _i,1，dy _i,2，dy _i,3，dy _i,4，……，dy _i,w ］ （11）

在公式（7）-（11）中，dx _i,w 和dy _i,w 分别表示塔机塔身在第i种损伤状态下测得的第w+1个空间位置点和第w个空间位置点在x轴和y轴方向的位移；Dx _i 和Dy _i 表示在第i种损伤状态下计算所得的首尾相接的W个空间位置点在x轴和y轴方向上两两相邻点之间的位移的集合，公式（7）-（11）中，i=1，2，……，I。

进一步的，3）构建塔机塔身结构损伤严重程度度量指标，

3-1）获取塔机塔身顶端绕回转臂旋转一周的W个空间位置点在I种损伤状态下的空间点距矩阵D _i,w ，

在公式（4）中，D _i,w 表示每种损伤状态下的W个空间位置点的空间点距，w=1，2，……，W，共有I种损伤状态，i=1，2，……，I；D _i,w 的行代表着每种损伤状态下的W个空间位置点的相邻点距集，I行代表着I种损伤状态；D _i,w 的列代表着每个空间位置点在I种损伤状态下的相邻点距集，共W列代表着塔机塔身顶端在回转臂旋转一周过程中的W个空间位置点；

3-2）提取每种损伤状态下空间点距矩阵D _i,w 中的空间点距最大值对应的点距标号的列向量作为损伤严重程度的度量指标，如公式（5）所示；

在公式（5）、（6）中，n _i 是D _i,w 中I种损伤状态空间点距最大值的点距标号序列，表示所有损伤状态空间点距最大值对应的列向量；

提取损伤严重程度的度量指标的另一种方式为：随机选中空间点距矩阵D _i,w 中的某一列数据也即回转臂在同一空间位置点处旋转相同角度经过的空间距离，将其作为损伤严重程度的度量指标；

4）所述的步骤2）和步骤3）计算塔机塔身各损伤状态的空间点距最大值标号，并对比分析同一点处各损伤状态的空间点距大小作为损伤严重程度判别依据，具体为：提取某一列作为各损伤状态在同一点处的空间点距值或空间点距矩阵D _i,w 中的某一列数据作为各损伤状态在同一点处的空间点距值，并以此作为损伤判别依据，以严重程度作为x轴坐标，各列向量或空间点距矩阵D _i,w 中的某一列数据作为y轴坐标，得到严重程度和严重程度度量指标之间的关系曲线；通过对比各严重程度度量指标在坐标系中的相对位置来判定损伤的严重程度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过对塔机塔身不同损伤严重程度的状态监测数据进行采集并作为基础分析数据，通过计算塔机塔身顶端在回转臂回转相同角度时所经过的空间域内点位移的变化量，求取不同损伤严重程度下局部位移变化量作为损伤状态量化指标，可以及时、准确地评估塔机塔身的损伤严重程度，防止塔身损伤状态急剧恶化，提高维修决策机制并延长塔机的使用寿命。

2.本发明通过计算采集到的基础分析数据集中相邻两点在x轴和y轴方向的位移，进而获得两相邻点之间的空间点距，以此作为局部特征，整个实施过程较其他方法要简单，且计算量较少，能提高实际应用过程中的计算效率，同时减少数据量的存储。

3.提取塔机塔身各损伤状态数据中相同两点间的空间点距（也即局部特征值），以此作为严重程度度量指标，通过其在“严重程度-严重程度度量指标”坐标系中的位置可确定其严重程度，同种损伤状态，即便在不同损伤严重程度下其空间点距最大值对应的位置点是一致的，进一步地，为精确反映其严重程度，可通过提取各损伤状态下的空间点距（也即局部特征值）最大值作为损伤程度判别依据，该种严重程度判别方法可直观、简便地得出各塔机塔身的损伤严重程度。

4.相比于其他塔机塔身严重程度判别方法，该方法仅仅通过对比各损伤状态在空间相邻两点间的空间点距即可完成，避免对于塔机上转台旋转一周的完整数据集的依赖性，在实际应用过程中更容易实现。

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为本发明塔机塔身单主肢在6种不同损伤程度下的x轴方向的相邻点距；

图2为本发明塔机塔身单主肢在6种不同损伤程度下的y轴方向的相邻点距；

图3为本发明塔机塔身单主肢在6种不同损伤程度下的相邻点在空间中的点距；

图4为本发明提取的塔机塔身单主肢在6种不同损伤程度下的严重程度度量指标

图5为本发明塔机塔身相邻双主肢在6种不同损伤程度下的x轴方向的相邻点距；

图6为本发明塔机塔身相邻双主肢在6种不同损伤程度下的y轴方向的相邻点距；

图7为本发明塔机塔身相邻双主肢在6种不同损伤程度下的相邻点在空间中的点距；

图8为本发明提取的塔机塔身相邻双主肢在6种不同损伤程度下的严重程度度量指标；

图9为相对坐标系示意图；

图10为本发明的流程图。

具体实施方式

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实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下实施例以QTZ40塔机为例，通过计算同一型号塔机塔身在单主肢损伤以及相邻双主肢损伤状态的各6个不同损伤严重程度下的空间点距，对比分析同一工作点的空间点距值大小，提取局部特征信息可以准确判定塔机各主肢的损伤严重程度。

本发明提供如下技术方案：一种基于局部特征提取模型的塔机损伤塔身严重程度确定方法，包括以下步骤：

1）获取塔机塔身多种不同严重程度的损伤状态下的基础分析数据集，

1-1）塔机塔身损伤状态描述，

通过搭建塔机在塔身多种损伤类型且同一损伤类型对应不同损伤严重程度下的塔机模型来模拟塔机塔身多种不同严重程度的损伤状态，具体的，上述损伤状态选为12种，分别表示塔机塔身单主肢和相邻双主肢损伤类型下的各6种不同严重程度的损伤；

1-2）建立相对坐标系，

如图9所示，以塔机塔身顶端回转支承平面与塔身中心线的交点为坐标原点o,坐标轴x的正方向为沿着起重臂远离塔身方向，z轴正方向是沿着垂直于地面的塔身中心线方向向上，y方向垂直于起重臂轴线方向且和x轴和z轴符合右手螺旋法则，相对塔身而言，承受的弯矩、压力、载荷在相对坐标系内；

在上述12种损伤状态下，分别使塔机回转臂在恒定载荷下绕塔身回转一周，每旋转ω°（此处ω=15）采集一个相对坐标系的塔机塔身顶端空间位置点集（x _i,w ，y _i,w ），i表示塔机塔身的多种损伤状态，其中i=1，2，……，I，I=12,12表示损伤状态总数；w=1，2，……，W，W=360/ω=24，w表示回转状态的空间位置点，24表示回转臂每旋转一周采集的空间位置点总数；基础分析数据集为塔机塔身顶端空间位置点集；

X _i =［x _i,1，x _i,2，x _i,3，……，x _i,w ］，i=1，2，……，I （1）

Y _i =［y _i,1，y _i,2，y _i,3，……，y _i,w ］，i=1，2，……，I （2）

在所述公式（1）中，X表示在第i种损伤状态下回转臂回转一周采集到的塔身顶端位置在x轴方向的空间位置点集；

在所述公式（2）中，Y _i 表示在第i种损伤状态下回转臂回转一周采集到的塔身顶端位置在y轴方向的空间位置点集；

2-1）分别以x _i,w 为x轴坐标点值，对应的同种损伤类型且同一位置获取的y _i,w 值为y轴坐标点值，表示出12种损伤状态下的24个空间位置点在空间中的分布点，计算12种损伤状态下采集得到的空间位置点两相邻点之间的空间点距D _i ；

D _i =［dz _i,1，dz _i,2，dz _i,3，dz _i,4，……，dz _i,w ］ （3）

公式（3）中，dz _i,w 表示塔机塔身在第i种损伤状态下测得的第w+1个空间位置点和第w个空间位置点之间的空间点距，D _i 表示第i种损伤状态下计算所得的两相邻点之间的空间点距的集合，i=1，2，……，I，w=1，2，……，W；

2-2）建立平面坐标系o´x´y´，过坐标原点且沿着水平方向做一条直线作为x´轴，取向右为正方向，过坐标原点且垂直于x´轴做一条直线作为y´轴，取向上为正方向，以步骤1）中各损伤状态的空间位置点为x´轴坐标值，以空间点距D _i 为y´轴坐标值，得到空间点距D _i 随回转臂回转一周过程中的变化趋势线；

所有损伤状态下采集得到的空间位置点两相邻点之间的空间点距D _i 为：

D _i =［dz _i,1，dz _i,2，dz _i,3，dz _i,4，……，dz _i,w ］ （3）

其中

Dx _i =［dx _i,1，dx _i,2，dx _i,3，dx _i,4，……，dx _i,w ］ （9）

Dy _i =［dy _i,1，dy _i,2，dy _i,3，dy _i,4，……，dy _i,w ］ （11）

dz _i,w 表示塔机塔身在第i种损伤状态下测得的第w+1个空间位置点和第w个空间位置点之间的空间点距，D _i 表示第i种损伤状态下计算所得的两相邻点之间的空间点距的集合，dx _i,w 和dy _i,w 分别表示塔机塔身在第i种损伤状态下测得的第w+1个空间位置点和第w个空间位置点在x轴和y轴方向的位移；Dx _i 和Dy _i 表示在第i种损伤状态下计算所得的首尾相接的W个空间位置点在x轴和y轴方向上两两相邻点之间的位移的集合，公式（7）-（11）中，i=1，2，……，12。

这个地方通过变化趋势线可以简易判断出损伤状态严重程度，但是变化趋势线是同一数据不同点之间的变化，将所有状态数据的变化趋势线放到同一张图里边能看出差异，取向上为正方向，以步骤1）中损伤状态数据的空间位置点为x´轴坐标值对应的公式（9）、（11）、（7）中计算所得的x轴方向位移Dx _i 、y轴方向位移Dy _i 以及相邻空间点距D _i 为y´轴坐标值，如附图1、2、3分别表示塔机塔身单主肢在6种不同损伤程度下的x轴方向、y轴方向的位移以及相邻点距。图5、6、7分别表示塔机塔身相邻双主肢在6种不同损伤程度下的x轴方向、y轴方向的位移以及相邻点距。其中，“+”代表的是单主肢损伤1%时的相邻点位移或空间点距趋势线，“*”代表的是单主肢损伤5%时的相邻点位移或空间点距趋势线，“▷”代表的是单主肢损伤10%时的相邻点位移或空间点距趋势线，“◁”代表的是单主肢损伤25%时的相邻点位移或空间点距趋势线，“☆”代表的是单主肢损伤50%时的相邻点位移或空间点距趋势线，“○”代表的是单主肢损伤75%时的相邻点位移或空间点距趋势线。

3）构建塔机塔身结构损伤严重程度度量指标，

3-1）获取塔机塔身顶端绕回转臂旋转一周的W个空间位置点在I种损伤状态下的空间点距矩阵D _i,w ，

在公式（4）中，D _i,w 表示每种损伤状态下的W个空间位置点的空间点距，w=1,2⋯W,W=24，共有I种损伤状态，i=1,2,……12, I=12；D _i,w 的行代表着每种损伤状态下的W个相邻点距集，I行代表着I种损伤状态；D _i,w 的列代表着每个空间位置点在I种损伤状态下的相邻点距集，共W列代表着塔机塔身顶端在回转臂旋转一周过程中的W个空间位置点；

3-2）提取每种损伤状态下空间点距矩阵D _i,w 中的空间点距最大值对应的点距标号的列向量作为损伤严重程度的度量指标，如公式（5）所示；

在公式（5）、（6）中，n _i 是D _i,w 中I种损伤状态空间点距最大值的点距标号序列，

表示所有损伤状态空间点距最大值对应的列向量；

提取损伤严重程度的度量指标的另一种方式为：随机选中空间点距矩阵D _i,w 中的某一列数据也即回转臂在同一空间位置点处旋转相同角度经过的空间距离，将其作为损伤严重程度的度量指标；

步骤1）-2）通过计算，一种损伤状态数据对应得是一条直线，在数据量比较大的情 况下不好对比，因此通过步骤3）给出一个比较直观的指标来判断损伤程度，具体的，利用塔 机塔身结构损伤图谱局部特征提取模型的基于相邻空间点距模型的塔机塔身结构损伤程 度确定方法，包括以下步骤：4）所述的步骤2）和步骤3）计算塔机塔身各损伤状态的空间点 距最大值标号，并对比分析同一点处各损伤状态的空间点距大小作为损伤严重程度判别依 据，具体为：提取

某一列作为各损伤状态在同一点处的空间点距值或空间点距矩阵D _i,w 中的某一列数据作为各损伤状态在同一点处的空间点距值，并以此作为损伤判别依据， 以严重程度作为x轴坐标，

各列向量或空间点距矩阵D _i,w 中的某一列数据作为y轴坐 标，得到严重程度和严重程度度量指标之间的关系曲线；通过对比各严重程度度量指标在 坐标系中的相对位置来判定损伤的严重程度。

图4为提取到的塔机塔身在单主肢损伤时最大空间点距的空间位置点在6种不同损伤程度下的空间点距变化趋势图，图8为提取到的塔机塔身在相邻双主肢损伤时最大空间点距的空间位置点在6种不同损伤程度下的空间点距变化趋势图。其中，横坐标代表的是损伤的严重程度，纵坐标代表的是各损伤状态在最大处的点距。可以看出，其损伤类型一致时，点距最大值标号也一致，且损伤严重程度度量指标和损伤严重程度呈正相关，能很好地反映各状态之间的相对损伤严重程度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种基于局部特征提取模型的塔机塔身损伤严重程度确定方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）获取塔机塔身多种不同严重程度的损伤状态下的基础分析数据集，

在所述损伤状态下，分别使塔机回转臂在恒定载荷下绕塔身回转一周，每旋转ω°采集一个相对坐标系的塔机塔身顶端空间位置点集（x _i,w ，y _i,w ），i=1，2，……，I，i表示塔机塔身的多种损伤状态，I表示损伤状态总数；w=1，2，……，W，W=360/ω，w表示空间位置点，W表示回转臂每旋转一周采集的空间位置点总数；基础分析数据集为塔机塔身顶端空间位置点集，

X _i =［x _i,1，x _i,2，x _i,3，……，x _i,w ］，i=1，2，……，I （1）

Y _i =［y _i,1，y _i,2，y _i,3，……，y _i,w ］，i=1，2，……，I （2）

在公式（1）中，X _i 表示在第i种损伤状态下回转臂回转一周采集到的塔身顶端位置在x轴方向的空间位置点集；

在公式（2）中，Y _i 表示在第i种损伤状态下回转臂回转一周采集到的塔身顶端位置在y轴方向的空间位置点集；

2）建立各损伤状态数据局部特征提取模型，

2-1）分别以x _i,w 为x轴坐标点值，对应的同种损伤类型且同一位置获取的y _i,w 值为y轴坐标点值，表示出I种损伤状态下的W个空间位置点在空间中的分布点，计算I种损伤状态下采集得到的空间位置点两相邻点之间的空间点距D _i ；

D _i =［dz _i,1，dz _i,2，dz _i,3，dz _i,4，……，dz _i,w ］ （3）

公式（3）中，dz _i,w 表示塔机塔身在第i种损伤状态下测得的第w+1个空间位置点和第w个空间位置点之间的空间点距，D _i 表示第i种损伤状态下计算所得的两相邻点之间的空间点距的集合，i=1，2，……，I ，w=1，2，……，W；

2-2）建立平面坐标系o´x´y´，过坐标原点且沿着水平方向做一条直线作为x´轴，取向右为正方向，过坐标原点且垂直于x´轴做一条直线作为y´轴，取向上为正方向，以步骤1）中各损伤状态的空间位置点为x´轴坐标值，以空间点距D _i 为y´轴坐标值，得到空间点距D _i 随回转臂回转一周过程中的变化趋势线；

3）构建塔机塔身结构损伤严重程度度量指标，

3-1）获取塔机塔身顶端绕回转臂旋转一周的W个空间位置点在I种损伤状态下的空间点距矩阵D _i,w ，

在公式（4）中，D _i,w 表示每种损伤状态下的W个空间位置点的空间点距，w=1，2，……，W，共有I种损伤状态，i=1，2，……，I；D _i,w 的行代表着每种损伤状态下的W个空间位置点的相邻点距集，I行代表着I种损伤状态；D _i,w 的列代表着每个空间位置点在I种损伤状态下的相邻点距集，共W列代表着塔机塔身顶端在回转臂旋转一周过程中的W个空间位置点；

3-2）提取每种损伤状态下空间点距矩阵D _i,w 中的空间点距最大值对应的点距标号的列向量作为损伤严重程度的度量指标，如公式（5）所示；

在公式（5）、（6）中，n _i 是D _i,w 中I种损伤状态空间点距最大值的点距标号序列，

表 示所有损伤状态空间点距最大值对应的列向量；

4）所述的步骤2）和步骤3）计算塔机塔身各损伤状态的空间点距最大值标号，并对比分 析同一点处各损伤状态的空间点距大小作为损伤严重程度判别依据，具体为：提取

某一列作为各损伤状态在同一点处的空间点距值或空间点距矩阵D _i,w 中的某一列数据作为 各损伤状态在同一点处的空间点距值，并以此作为损伤判别依据，以严重程度作为x轴坐 标，

各列向量或空间点距矩阵D _i,w 中的某一列数据作为y轴坐标，得到严重程度和严 重程度度量指标之间的关系曲线；通过对比各严重程度度量指标在坐标系中的相对位置来 判定损伤的严重程度。

2.根据权利要求1所述的一种基于局部特征提取模型的塔机塔身损伤严重程度确定方法，其特征在于：在上述步骤2）中：

所有损伤状态下采集得到的空间位置点两相邻点之间的空间点距D _i 为：

D _i =［dz _i,1，dz _i,2，dz _i,3，dz _i,4，……，dz _i,w ］ （3）

其中

Dx _i =［dx _i,1，dx _i,2，dx _i,3，dx _i,4，……，dx _i,w ］ （9）

Dy _i =［dy _i,1，dy _i,2，dy _i,3，dy _i,4，……，dy _i,w ］ （11）

在公式（7）-（11）中，dx _i,w 和dy _i,w 分别表示塔机塔身在第i种损伤状态下测得的第w+1个空间位置点和第w个空间位置点在x轴和y轴方向的位移；Dx _i 和Dy _i 表示在第i种损伤状态下计算所得的首尾相接的W个空间位置点在x轴和y轴方向上两两相邻点之间的位移的集合，公式（7）-（11）中，i=1，2，……，I。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种基于局部特征提取模型的塔机塔身损伤严重程度确定方法，其特征在于：步骤3）提取损伤严重程度的度量指标的方式还包括：随机选中步骤3-1）中空间点距矩阵D _i,w 中的某一列数据也即回转臂在同一空间位置点处旋转相同角度经过的空间距离，将其作为损伤严重程度的度量指标。

4.根据权利要求1所述的一种基于局部特征提取模型的塔机塔身损伤严重程度确定方法，其特征在于：在步骤1）中，

1-1）塔机塔身损伤状态描述，

通过搭建塔机在塔身多种损伤类型且同一损伤类型对应不同损伤严重程度下的塔机模型来模拟塔机塔身多种不同严重程度的损伤状态；

1-2）建立相对坐标系，

以塔机塔身顶端回转支承平面与塔身中心线的交点为坐标原点o,坐标轴x的正方向为沿着起重臂远离塔身方向，z轴正方向是沿着垂直于地面的塔身中心线方向向上，y方向垂直于起重臂轴线方向且和x轴和z轴符合右手螺旋法则。

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