(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210587927.4 (22)申请日 2022.05.27 (71)申请人 中化学交通建 设集团有限公司 地址 250102 山东省济南市经十东路3 366 号 申请人 中化学交通建 设集团第三工程有限 公司 (72)发明人 王向刚　卢伟　申永利　杨永成　 邓小峰　高文东　辛星　王延东　 王琳　佐成　徐刚年　陈自华　 (74)专利代理 机构 北京法胜知识产权代理有限 公司 11922 专利代理师 戎郑华 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01)G06F 30/27(2020.01) G06N 3/00(2006.01) G08B 21/18(2006.01) (54)发明名称 桥梁结构变形预警方法、 装置、 计算机设备 和存储介质 (57)摘要 本发明公开了桥梁结构变形预警方法、 装 置、 计算机设备和存储介质， 其中， 该方法包括： 获取两个相邻时期桥梁结构的数据参数， 确定随 机数据变量， 形成随机数据变量的采样矩阵， 并 将每行随机数据变量分别输入蚁群算法预测模 型， 确定蚁群算法预测模型中各蚂蚁的初始位 置， 计算各蚂蚁在测点周游时更新的信息素并记 录蚂蚁到达各测点的次数， 在蚂蚁搜索终止后预 测下一时期桥梁 结构变形的预测值， 计算残差修 正序列， 将桥梁 结构变形的预测值与残差修正序 列相加， 得到蚁群残差修正模型预测值； 对预测 值精度进行评估， 设定变形阈值， 判断报警。 本发 明可以结合前期实测的结构变形量对后期结构 变形进行预估， 并通过在测点设定上限值， 实现 超前预报。 权利要求书4页 说明书10页 附图7页 CN 114676489 A 2022.06.28 CN 114676489 A 1.一种桥梁结构变形 预警方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： （1） 获取两个相邻时期桥梁结构的数据参数； （2） 对桥梁结构的数据参数进行分析， 确定随机数据变量的平均值、 标准差及逆变换法 次数； （3） 基于逆变换法次数及返回指定平均值、 标准差的正态累积分布函数的反函数计算 公式， 形成随机数据变量的采样矩阵， 并将每行随机数据变量分别输入蚁群算法预测模型； （4） 确定蚁群算法预测模型中各蚂蚁的初始位置； （5） 计算各蚂蚁在测点周游时更新的信息素并记录蚂蚁到达各测点的次数， 完成蚂蚁 搜索； （6） 在蚂蚁搜索终止后预测下一时期桥梁结构变形的预测值； （7） 基于桥梁结构变形的预测值计算残差修 正序列； （8） 将桥梁结构变形的预测值与残差修正序列相加， 计算得到蚁群残差修正模型预测 值； （9） 对蚁群残差修正模型的预测值精度进行评估， 并对评估结果等级分类； 评估结果等 级低于预设等级时， 返回步骤 （3） 选取采样矩阵中其它行的随机数据变量， 按照步骤 （4）~ （9） 对桥梁结构变形进行 预估， 直至 评估结果 等级高于预设等级为止； （10） 确定最终蚁群残差修正模型， 设定变形阈值， 如果通过模型推断的变形量超过变 形阈值时报警； 未超过时不报警。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 在步骤 （10） 中， 包括： 获取桥梁结构中测点的历史时间段的多组数据参数； 将历史时间段的多组数据参数输入最终蚁群残差修正模型， 预测未来 时间段桥梁结构 变形量； 设定桥梁结构的变形阈值， 若基于最终蚁群残差修正模型计算的桥梁结构变形量超过 变形阈值时， 则判断桥梁结构异常， 报警； 反 之， 判断桥梁结构正常， 不报警。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在步骤 （1） 中， 获取 和 时期桥梁结 构的数据参数。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在步骤 （2） 中， 随机数据变量为 ； 其中， 随机数据变量 表示为信息素强度， 平均值和标准差为 ； 表示为轨迹相对重要程度， 平均值和标准差为 ； 表示为可见度的相对重要程 度， 平均值和标准差为 ； 表示为持久性系数， 平均值和标准差为 。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 在步骤 （2） 中， 逆变换法次 设定为随机数 据变量的个数的2~3倍 ， 采样矩阵S为M行*4列。 6.根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 在步骤 （4） 中， 按照桥梁结构的测点数目 确定蚁群规模， 设蚂蚁总数目为 只， 计算两个相邻时期桥梁 结构各测点的变形差， 按照变权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114676489 A 2形差的值由大到小的顺序分配 只蚂蚁于各测点； ， 其中， 表示某一时刻 在测点 所聚集的蚂蚁数目， 设定测点的数目 等于1.5倍蚂蚁数目 。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 在步骤 （4） 中， 取第 和 时期桥梁结构 变形实测值， 并计算各测点的变形差为： 其中， 和 分别表示测点 在 和 时期桥梁结构变形实测值。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在步骤 （5） 中， 计算各蚂 蚁在测点周游时更 新的信息素 时刻蚂蚁从 测点移动到 测点的期望程度 及某一时刻 蚂蚁 自测点 行进到测点 的状态转移概率 ， 确定蚂蚁 下一站到达的测点， 根据 蚂蚁释放的信息素 和 时刻蚁群残留在测点 与测点 间路径上的 为规则更新信息素， 并记录蚂蚁到 达各测点的次数， 则 的值为： 其中， 表示 时刻蚂蚁 留在测点 和 间的信息素增加值， 值为 ， 表示测点 与 之间的距离， 则初始信息函数 ， 其中， 表示相邻时期测点 和 的变形差， 分别 表示两个相邻时期测点变形差的最小值及总和。 9.根 据权 利要求1所述的 方法 ， 其特征 在于 ， 在步骤（5）中 ， 的 值为 ， 其中， 分别表示两个相邻时期测点 和 的变形差 。 10.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 在步骤 （5） 中， 对于 ， 有关系表达式： 其中， 表示蚂蚁 没有游历的候选测点 集合。 11.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在步骤 （6） 中， 通过蚂蚁到达各测点的频 次与测点变形之间的对应关系计算下一时期的桥梁结构变形量 ， 若预测区域内测点权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114676489 A 3