CN115791972B - 钢结构立柱的健康状态评价方法、评价终端及存储介质 - Google Patents
钢结构立柱的健康状态评价方法、评价终端及存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种钢结构立柱的健康状态评价方法、评价终端及存储介质,该方法包括:确定钢结构立柱的多个评价指标的值;基于多个评价指标的值,确定钢结构立柱的健康度;基于钢结构立柱的健康度确定钢结构立柱的健康状态。本发明基于多个影响钢结构立柱健康的评价指标的值对钢结构立柱的健康度进行多维度全面综合评价,进而根据健康度得到钢结构立柱的健康状态,评价准确,为钢结构立柱的安全使用提供了保障,提高了站台的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域,尤其涉及一种钢结构立柱的健康状态评价方法、评价终端及存储介质。
背景技术
钢结构立柱是铁路站房雨棚的重要结构,通常采用空心形式,立柱底部固定在地面上。在外界环境作用下,钢结构立柱会发生底部内壁积水、内部锈蚀等问题。随着使用年限的增长,钢结构立柱的表面也可能发生防腐层开裂脱落、产生裂纹等损伤钢结构立柱安全性及耐久性的问题,严重威胁雨棚主体结构的安全。因此,对站房雨棚钢结构立柱的健康状态进行评估是非常有必要的。
现有技术中,通常通过使用年限及外观对钢结构立柱的健康状态进行评价,评价结果不准确,使得铁路站台存在安全隐患。
发明内容
本发明实施例提供了一种钢结构立柱的健康状态评价方法、评价终端及存储介质,以解决现有钢结构立柱的健康状态评价方法不准确的问题。
第一方面,本发明实施例提供了一种钢结构立柱的健康状态评价方法,包括:
确定钢结构立柱的多个评价指标的值;
基于多个评价指标的值,确定钢结构立柱的健康度;
基于钢结构立柱的健康度确定钢结构立柱的健康状态。
可选的,多个评价指标包括:壁厚指标、积水指标、裂纹指标及应力指标。
可选的,确定钢结构立柱的多个评价指标的值,包括:
由钢结构立柱的侧壁向立柱内部发射第一超声波信号;
获取第一超声波信号的回波信号,并采用自适应滤波算法对第一超声波信号的回波信号进行滤波,得到第一目标回波信号;
确定第一目标回波信号与第一超声波信号之间的时间差,并根据时间差确定钢结构立柱的厚度;
根据钢结构立柱的厚度确定钢结构立柱的壁厚指标的值。
可选的,确定钢结构立柱的多个评价指标的值,包括:
由钢结构立柱的上方垂直向钢结构立柱内部空腔发送第二超声波信号;
获取第二超声波信号的回波信号,并采用傅里叶变换对第二超声波信号的回波信号进行时频分析,得到第二目标回波信号;
对第二目标回波信号进行能量分析得到第二目标回波信号的能量值,并基于钢结构立柱内部无积水时的最大能量值,确定钢结构立柱的积水指标的值。
可选的,确定钢结构立柱的多个评价指标的值,包括:
采用超声波对钢结构立柱的裂纹进行检测,得到裂纹的长度;
根据裂纹的长度确定钢结构立柱的裂纹指标的值。
可选的,确定钢结构立柱的多个评价指标的值,包括:
获取钢结构立柱表面各个检测点的应力,并确定钢结构立柱表面是否存在应力集中点及应力集中点的数量;
根据应力集中点的数量确定应力指标的值。
可选的,基于多个评价指标的值,确定钢结构立柱的健康度,包括:
确定各个评价指标的权重;
对各个评价指标的值加权求和得到钢结构立柱的健康度。
可选的,基于钢结构立柱的健康度确定钢结构立柱的健康状态,包括:
获取预存的健康度与健康状态的对应关系表;
根据钢结构立柱的健康度,查表得到钢结构立柱的健康状态;
其中,健康状态包括:良好、较好、一般、差及较差。
第二方面,本发明实施例提供了一种评价终端,包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式提供的钢结构立柱的健康状态评价方法的步骤。
第三方面,本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式提供的钢结构立柱的健康状态评价方法的步骤。
本发明实施例提供一种钢结构立柱的健康状态评价方法、评价终端及存储介质,该方法包括:确定钢结构立柱的多个评价指标的值;基于多个评价指标的值,确定钢结构立柱的健康度;基于钢结构立柱的健康度确定钢结构立柱的健康状态。本发明实施例中基于多个影响钢结构立柱健康的评价指标的值对钢结构立柱的健康度进行多维度全面综合评价,进而根据健康度得到钢结构立柱的健康状态,评价结果准确,为钢结构立柱的安全使用提供了保障,提高了站台的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种钢结构立柱的健康状态评价方法的实现流程图;
图2是自适应滤波算法的原理示意图;
图3是本发明实施例提供的钢结构立柱的健康状态评价装置的结构示意图;
图4是本发明实施例提供的评价终端的示意图。
具体实施方式
以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本发明实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
参见图1,其示出了本发明实施例提供的一种钢结构立柱的健康状态评价方法的实现流程图,详述如下:
S101:确定钢结构立柱的多个评价指标的值;
S102:基于多个评价指标的值,确定钢结构立柱的健康度;
S103:基于钢结构立柱的健康度确定钢结构立柱的健康状态。
本发明实施例中采用多个评价指标对钢结构立柱的健康度进行多维度的评价,评价更加全面、综合,继而根据健康度确定钢结构立柱的健康状态,评价结果准确,评价方法简单,可实现钢结构立柱的健康状态的准确、有效评价,为钢结构立柱的安全使用提供了保障,提高了站台的安全性。
在一种可能的实施方式中,多个评价指标可以包括:壁厚指标、积水指标、裂纹指标及应力指标。
由于钢结构立柱可能存在的一些影响其健康状态的问题有:底部内壁积水、内部锈蚀、防腐层开裂脱落、产生裂纹等。基于此,本发明实施例中选取反应内部锈蚀情况的壁厚指标、反应内部积水情况的积水指标、反应表面裂痕的裂纹指标及反应裂纹、孔洞等缺陷的应力指标,对钢结构立柱的健康度进行评价,上述四个指标基本全面覆盖钢结构立柱可能存在的缺陷,可全面、综合的反应钢结构立柱的健康情况,可实现钢结构立柱的准确评价。
在一种可能的实施方式中,S101可以包括:
S1011:由钢结构立柱的侧壁向立柱内部发射第一超声波信号;
S1012:获取第一超声波信号的回波信号,并采用自适应滤波算法对第一超声波信号的回波信号进行滤波,得到第一目标回波信号;
S1013:确定第一目标回波信号与第一超声波信号之间的时间差,并根据时间差确定钢结构立柱的厚度;
S1014:根据钢结构立柱的厚度确定钢结构立柱的壁厚指标的值。
由于超声波可穿过立柱侧壁,在立柱侧壁与立柱内部空腔的交界处产生反射回波。因此,本发明实施例可根据第一超声波信号在立柱侧壁内的传播速度及第一超声波信号与第一目标回波信号的时间差确定钢结构立柱的厚度。
具体计算公式可以为:
由以上公式可以直接计算得到刚结构立柱的厚度。
进一步的,由于超声波接收器接收到的超声波回波信号并非纯净的超声波回波信号,其中包含很多噪声信号。因此,本发明实施例采用自适应滤波算法对第一超声波信号的回波信号进行滤波,以得到纯净的回波信号,避免回波信号选取错误,影响钢结构立柱的厚度的计算准确度。
自适应滤波是近30年以来发展起来的关于信号处理技术的方,凭借更强的适应性和更优的滤波性能,从而在工程实际中,尤其在信息处理技术中得到了广泛的应用。
图2示出了自适应滤波算法的原理结构示意图。自适应滤波算法在信号和噪声统计特性的先验知识未知的情况下,输入信号x(n)通过参数可调数字滤波器后产生输出信号y(n),将其与期望信号d(n)进行比较,形成误差信号e(n),通过自适应算法对滤波器参数进行调整,最终使e(n)的均方值最小。
当输入信号的统计特性未知,或者输入信号的统计特性变化时,自适应滤波器能够自动地迭代调节自身的滤波器参数,以满足某种准则的要求,从而实现最优滤波。
在一种可能的实施方式中,S101可以包括:
S1015:由钢结构立柱的上方垂直向钢结构立柱内部空腔发送第二超声波信号;
S1016:获取第二超声波信号的回波信号,并采用傅里叶变换对第二超声波信号的回波信号进行时频分析,得到第二目标回波信号;
S1017:对第二目标回波信号进行能量分析得到第二目标回波信号的能量值,并基于钢结构立柱内部无积水时的最大能量值,确定钢结构立柱的积水指标的值。
当钢结构立柱中有水时,第二超声波信号由水面反射回波信号,有水和无水时回波信号的能量会发生变化。
同时,本发明实施例中采用傅里叶变换对二超声波信号的回波信号进行时频分析,确定主频。主频与第二超声波信号的频率接近的信号即为真正的回波信号,若存在主频与预设频率的差值在预设范围内的频域信号,则将该频域信号对应的超声波回波信号作为第二目标回波信号,可有效滤除噪声。
在一种可能的实施方式中,S101可以包括:
S1018:采用超声波对钢结构立柱的裂纹进行检测,得到裂纹的长度;
S1019:根据裂纹的长度确定钢结构立柱的裂纹指标的值。
针对裂纹的检测可以分为大裂纹和小裂纹。当裂纹大于预设长度时,为大裂纹,采用常规超声检测即可。当裂纹长度不大于预设长度时,为微裂纹,采用非线性超声波进行检测,检测精度更高,适于微裂纹的检测。
在一种可能的实施方式中,S101可以包括:
S10110:获取钢结构立柱表面各个检测点的应力,并确定钢结构立柱表面是否存在应力集中点及应力集中点的数量;
S10111:根据应力集中点的数量确定应力指标的值。
在一种可能的实施方式中,S102可以包括:
S1021:确定各个评价指标的权重;
S1022:对各个评价指标的值加权求和得到钢结构立柱的健康度。
本发明采用加权求和综合各个评价指标的值,对钢结构立柱的健康度进行综合评估,评估结果准确。
在一种可能的实施方式中,可采用专家打分法确定各个评价指标的权重。
在一种可能的实施方式中,S103可以包括:
S1031:获取预存的健康度与健康状态的对应关系表;
S1032:根据钢结构立柱的健康度,查表得到钢结构立柱的健康状态;
其中,健康状态可以包括:良好、较好、一般、差及较差。
本发明实施例中可直接查表得到钢结构立柱的健康状态,方法简单有效。
应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以下为本发明的装置实施例,对于其中未详尽描述的细节,可以参考上述对应的方法实施例。
图3示出了本发明实施例提供的钢结构立柱的健康状态评价装置的结构示意图,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,详述如下:
如图3所示,钢结构立柱的健康状态评价装置包括:
指标确定模块21,用于确定钢结构立柱的多个评价指标的值;
健康度确定模块22,用于基于多个评价指标的值,确定钢结构立柱的健康度;
健康状态输出模块23,用于基于钢结构立柱的健康度确定钢结构立柱的健康状态。
在一种可能的实施方式中,多个评价指标可以包括:壁厚指标、积水指标、裂纹指标及应力指标。
在一种可能的实施方式中,指标确定模块21可以包括:
第一信号发送单元,用于由钢结构立柱的侧壁向立柱内部发射第一超声波信号;
第一回波信号预处理单元,用于获取第一超声波信号的回波信号,并采用自适应滤波算法对第一超声波信号的回波信号进行滤波,得到第一目标回波信号;
厚度确定单元,用于确定第一目标回波信号与第一超声波信号之间的时间差,并根据时间差确定钢结构立柱的厚度;
第一指标输出单元,用于根据钢结构立柱的厚度确定钢结构立柱的壁厚指标的值。
在一种可能的实施方式中,指标确定模块21可以包括:
第二信号发送单元,用于由钢结构立柱的上方垂直向钢结构立柱内部空腔发送第二超声波信号;
第二回波信号预处理单元,用于获取第二超声波信号的回波信号,并采用傅里叶变换对第二超声波信号的回波信号进行时频分析,得到第二目标回波信号;
第二指标输出单元,用于对第二目标回波信号进行能量分析得到第二目标回波信号的能量值,并基于钢结构立柱内部无积水时的最大能量值,确定钢结构立柱的积水指标的值。
在一种可能的实施方式中,指标确定模块21可以包括:
长度确定单元,用于采用超声波对钢结构立柱的裂纹进行检测,得到裂纹的长度;
第三指标输出单元,用于根据裂纹的长度确定钢结构立柱的裂纹指标的值。
在一种可能的实施方式中,指标确定模块21可以包括:
应力点确定单元,用于获取钢结构立柱表面各个检测点的应力,并确定钢结构立柱表面是否存在应力集中点及应力集中点的数量;
第四指标输出单元,用于根据应力集中点的数量确定应力指标的值。
在一种可能的实施方式中,健康度确定模块22可以包括:
权重确定单元,用于确定各个评价指标的权重;
加权求和单元,用于对各个评价指标的值加权求和得到钢结构立柱的健康度。
在一种可能的实施方式中,健康状态输出模块23可以包括:
表格获取单元,用于获取预存的健康度与健康状态的对应关系表;
查表单元,用于根据钢结构立柱的健康度,查表得到钢结构立柱的健康状态;
其中,健康状态包括:良好、较好、一般、差及较差。
图4是本发明实施例提供的评价终端的示意图。如图4所示,该实施例的评价终端3包括:处理器30和存储器31。存储器31用于存储计算机程序32,处理器30用于调用并运行存储器31中存储的计算机程序32,执行上述各个钢结构立柱的健康状态评价方法实施例中的步骤,例如图1所示的步骤S101至S103。或者,处理器30用于调用并运行存储器31中存储的计算机程序32,实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能,例如图3所示模块21至23的功能。
示例性的,计算机程序32可以被分割成一个或多个模块/单元,一个或者多个模块/单元被存储在存储器31中,并由处理器30执行,以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段,该指令段用于描述计算机程序32在评价终端3中的执行过程。例如,计算机程序32可以被分割成图3所示的模块/单元21至23。
评价终端3可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。评价终端3可包括,但不仅限于,处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解,图4仅仅是评价终端3的示例,并不构成对评价终端3的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件,例如终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器30可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (DigitalSignal Processor,DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable GateArray,FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器31可以是评价终端3的内部存储单元,例如评价终端3的硬盘或内存。存储器31也可以是评价终端3的外部存储设备,例如评价终端3上配备的插接式硬盘,智能存储卡(Smart MediaCard,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。进一步地,存储器31还可以既包括评价终端3的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器31用于存储计算机程序以及终端所需的其他程序和数据。存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中,上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。另外,各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述或记载的部分,可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的装置/终端和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的,例如,模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通讯连接,可以是电性,机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,计算机程序包括计算机程序代码,计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括:能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种钢结构立柱的健康状态评价方法,其特征在于,包括:
确定钢结构立柱的多个评价指标的值;
基于所述多个评价指标的值,确定所述钢结构立柱的健康度;
基于所述钢结构立柱的健康度确定所述钢结构立柱的健康状态;
所述多个评价指标包括:壁厚指标、积水指标、裂纹指标及应力指标;
所述确定钢结构立柱的多个评价指标的值,包括:
由所述钢结构立柱的侧壁向立柱内部发射第一超声波信号;
获取所述第一超声波信号的回波信号,并采用自适应滤波算法对所述第一超声波信号的回波信号进行滤波,得到第一目标回波信号;
确定所述第一目标回波信号与所述第一超声波信号之间的时间差,并根据所述时间差确定所述钢结构立柱的厚度;
根据所述钢结构立柱的厚度确定所述钢结构立柱的壁厚指标的值;
所述确定钢结构立柱的多个评价指标的值,包括:
由所述钢结构立柱的上方垂直向所述钢结构立柱内部空腔发送第二超声波信号;
获取所述第二超声波信号的回波信号,并采用傅里叶变换对所述第二超声波信号的回波信号进行时频分析,得到第二目标回波信号;
对所述第二目标回波信号进行能量分析得到所述第二目标回波信号的能量值,并基于所述钢结构立柱内部无积水时的最大能量值,确定所述钢结构立柱的积水指标的值;
所述确定钢结构立柱的多个评价指标的值,包括:
采用超声波对所述钢结构立柱的裂纹进行检测,得到所述裂纹的长度;
根据所述裂纹的长度确定所述钢结构立柱的裂纹指标的值;
所述确定钢结构立柱的多个评价指标的值,包括:
获取所述钢结构立柱表面各个检测点的应力,并确定所述钢结构立柱表面是否存在应力集中点及应力集中点的数量;
根据所述应力集中点的数量确定所述应力指标的值。
2.根据权利要求1所述的钢结构立柱的健康状态评价方法,其特征在于,所述基于所述多个评价指标的值,确定所述钢结构立柱的健康度,包括:
确定各个评价指标的权重;
对各个评价指标的值加权求和得到所述钢结构立柱的健康度。
3.根据权利要求1所述的钢结构立柱的健康状态评价方法,其特征在于,所述基于所述钢结构立柱的健康度确定所述钢结构立柱的健康状态,包括:
获取预存的健康度与健康状态的对应关系表;
根据所述钢结构立柱的健康度,查表得到所述钢结构立柱的健康状态;
其中,所述健康状态包括:良好、较好、一般、差及较差。
4.一种评价终端,其特征在于,包括处理器和存储器,所述存储器用于存储计算机程序,所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序,执行如权利要求1至3中任一项所述的钢结构立柱的健康状态评价方法的步骤。
5.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至3中任一项所述的钢结构立柱的健康状态评价方法的步骤。
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