基于检监测数据融合的桥梁健康度评估方法、系统及存储介质与流程

本技术涉及桥梁状态评估，具体涉及一种基于检监测数据融合的桥梁健康度评估方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、传统的桥梁结构检测和监测领域由于存在检测-监测数据孤岛、模型推广泛化难等问题，导致桥梁安全评估过程中长期存在检监测数据分离、数据挖掘不充分、桥梁健康度评分不可靠等行业痛点。

2、近年来以自然语言处理和数据增强与数据融合技术为代表的人工智能技术得到了快速发展，为桥梁智慧评估的实现提供了宝贵的契机。

3、针对桥梁数据孤岛问题，现有技术通常利用物联网、大数据、云计算等技术构建桥梁监测系统，实现数据实时监测与分析，打破数据孤岛；或通过‌建立统一平台‌，实现桥梁监测数据的集中存储、管理和分析，促进数据共享；‌或运用传感器、无人机巡检及5g工业路由器等，提高数据采集的准确性和实时性，增强数据互通性。

4、然而，这些方式多针对单一的检测或监测数据进行研究，且易受数据采集装置和传感器的精度、稳定性的直接影响，因此存在‌数据准确性和可靠性的问题；其次，庞大的数据量和复杂的数据类型影响了系统的实时性和响应速度，从而需要更加强大的算法支持，增加了系统开发、运维成本，难以推广实施。‌

5、在桥梁状态分析数据类型中，通常包含检测数据和监测数据两类。其中桥梁检测数据主要来源于人为观测或使用专门仪器进行测量，主要用于对桥梁的性能进行评估，如技术状况评定和承载能力评定；由于检测数据通常是按需获取，可能具有较大的局限性。而监测数据则主要通过实时的桥梁健康监测系统获取，主要用于对桥梁结构的健康状况进行实时跟踪和预警；监测数据是持续、实时地获取的，因此能够反映桥梁结构的动态变化。桥梁检测数据和监测数据在桥梁的养护管理中各有其重要性，将两者进行有效的交互融合，可以更全面地了解桥梁的状况，为桥梁的安全运营提供更可靠的保障。‌

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本技术提出一种基于检监测数据融合的桥梁健康度评估方法、系统及存储介质，通过融合检监测数据，打破检测和监测壁垒，实现桥梁健康度的有效评估。

2、第一方面，本技术提供一种基于检监测数据融合的桥梁健康度评估方法，包括如下内容：

3、s1,构建规则字符串，根据规则字符串提取桥梁检测文本中的关键字和/或关键指标，梳理出检测指标，搭建包括多个层次的结构化检测底层指标库；

4、s2,根据桥梁实时监测信息梳理监测指标，搭建包括多个层次的监测信息指标库；

5、s3,融合监测信息指标库和结构化检测底层指标库，形成检监测多层次融合模型，所述检监测多层次融合模型至少包括第一指标层及其从属指标，所述第一指标层包括多个第一指标，所述第一指标向下对应一项或多项并联的从属检测指标以及一项或多项并联的从属监测指标，同一个第一指标对应的多项从属检测指标或从属监测指标构成并联指标组；

6、s4,采用改进的层次分析法计算检监测多层次融合模型中各层次的指标权重；具体包括如下内容：

7、针对检监测融合评估模型中同一层次的第1,2,……,n个并联指标，已知各个指标的重要性序列，建立如下评判矩阵：

8、；

9、为评判矩阵的元素，表示第i个指标相对于第j个指标的重要性值，

10、构建反对称矩阵：

11、；

12、构建判断矩阵a的拟优一致矩阵，i、j∈1,2,……,n；

13、的各个元素按如下公式计算；

14、；

15、将各行相乘并开n次方，得到：

16、；

17、将向量归一化处理，其中第i个分量即第i个指标的权重；

18、；

19、s5,根据各层次指标的指标权重、最底层指标的指标得分及指标权重，向上逐层采用加权法计算检测和监测指标的健康度评分结果，取两者的平均值作为最终的桥梁健康度。

20、在第一方面的一种可能的实施方式中，所述步骤s1中，定义多个特定字符，采用多个特定字符的组合构成若干规则字符串，采用正则表达式提取桥梁检测文本中和所述规则字符串对应的关键字和/或关键指标。

21、在第一方面的一种可能的实施方式中，所述步骤s3中，依据承载能力、适用性和耐久性的要求，将检测指标和监测指标融入到一个层次分析模型中，构建检监测多层次融合模型。

22、在第一方面的一种可能的实施方式中，所述步骤s4中，还包括一致性检验；具体包括如下内容：

23、计算的一致性比例指标，采用下式表示：

24、

25、表示判断矩阵 a 的最大特征根；

26、

27、表示n的随机性指标值，其取值由n确定；

28、若，说明对应的判断矩阵a的一致性检验不通过。

29、在第一方面的一种可能的实施方式中，步骤s4后，还包括对指标权重进行调整的步骤。

30、在第一方面的一种可能的实施方式中，根据信息一致性原则对指标权重进行调整，包括如下内容：

31、对于检监测共有的指标，若监测和检测得分情况相同，则增大该项指标的权重；若得分不一致且得分差值超过预设的阈值，则再次进行监测和检测。

32、在第一方面的一种可能的实施方式中，针对同一时间段的监测和检测得分情况进行判断。

33、第二方面，本技术提供一种用于执行所述桥梁健康度评估方法的系统，包括：

34、检测数据模型构建单元，用于构建规则字符串，根据规则字符串提取桥梁检测文本中的关键字和/或关键指标，梳理检测指标，搭建包括多个层次的结构化检测底层指标库；

35、监测数据模型构建单元，用于根据桥梁实时监测信息梳理监测指标，搭建包括多个层次的监测信息指标库；

36、监检测数据融合单元，用于融合监测信息指标库和结构化检测底层指标库，形成检监测多层次融合模型，所述检监测多层次融合模型至少包括第一指标层及其从属指标，所述第一指标层包括多个第一指标，所述第一指标向下对应一项或多项并联的从属检测指标以及一项或多项并联的从属监测指标，同一个第一指标对应的多项从属检测指标或从属监测指标构成并联指标组；

37、指标权重计算单元，采用改进的层次分析法计算检监测多层次融合模型中各层次的指标权重；

38、健康度评估单元，根据各层次指标的指标权重、最底层指标的指标得分及指标权重，向上逐层采用加权法计算检测和监测指标的健康度评分结果，取两者的平均值作为最终的桥梁健康度。

39、在第二方面的一种可能的实施方式中，所述系统还包括：

40、指标权重调整单元，用于调整检监测指标的指标权重。

41、第三方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现所述桥梁健康度评估方法的步骤。

42、与现有方法相比，本技术具有以下有益效果：

43、（1）本技术依托桥梁全寿命周期的检测数据和监测数据，通过提取非结构化数据，建立检监测融合评估模型，打通检测-监测各个环节的数据孤岛，形成成套化可迁移模型和技术，为桥梁结构智能安全监控提供了新的途径。

44、（2）本技术深度融合自然语言处理的信息提取和融合技术，通过改进多来源多层次检-监测信息的层次分析方法，形成基于数据融合的桥梁健康度综合评估创新方法，显著提升桥梁基础设施智能化、数字化运营管理水平。

45、（3）本技术‌摒弃复杂算法，注重实用与高效，显著减少了计算成本和时间消耗，能够确保计算的实时性和响应速度，从而更好地满足实际运行的需求，具有较高的应用推广价值。