【摘 要】
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城市快速路承担着人员出行与物资运送的关键任务,是保证大城市畅通运行的重要环节。但由于处在城市这一特殊环境,快速路相比普通道路以及高速路存在更大安全隐患的可能,这也就对快速路的负载异常监测提出了一定要求。目前国内外道路相关的监测研究有利用传统点式传感器,进行小范围监测,难以监测大尺度空间对象;有利用GNSS（全球卫星导航系统）或卫星遥感等方式进行的大范围监测,但又难以进行细节、隐性异常的监测。而Ph
【基金项目】
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北京市科技新星计划（No.Z201100006820122）； 北京市科技计划（No.Z191100001419001） “城市快速路复杂环境下多维安全监测的关键技术”；
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城市快速路承担着人员出行与物资运送的关键任务,是保证大城市畅通运行的重要环节。但由于处在城市这一特殊环境,快速路相比普通道路以及高速路存在更大安全隐患的可能,这也就对快速路的负载异常监测提出了一定要求。目前国内外道路相关的监测研究有利用传统点式传感器,进行小范围监测,难以监测大尺度空间对象;有利用GNSS（全球卫星导航系统）或卫星遥感等方式进行的大范围监测,但又难以进行细节、隐性异常的监测。而PhaseOTDR（相位敏感光时域反射）分布式光纤传感技术是一种适用于大尺度空间的连续监测技术,适用于道路监测。因此本文基于PhaseOTDR传感器进行了快速路负载异常监测系统设计与实现工作。本文的具体工作主要从以下几个方面出发:1.研究PhaseOTDR振动信号数据的采集方法以及信号数据的预处理方法。明确本文数据采集对象,确定了设备的布设方式以及采集参数的设置;对传感器二进制数据文件的数据结构进行了分析,并以此总结出数据文件的解析方法,将数据还原成二维振动信号数据。2.对PhaseOTDR信号处理以及负载异常监测的方法进行了研究。对PhaseOTDR信号特征进行了分析,通过计算分析该信号的统计特征,得出其非平稳的性质;根据非平稳信号的性质同时针对PhaseOTDR振动信号的特点研究改进的二维滤波算法以实现信号去噪;最后基于滤波后的信号,研究了模态参数异常以及累计负载异常的判断方法,为系统的搭建奠定基础。3.进行系统需求分析,并设计整套系统。设计了监测系统运行的主要流程,并基于主要流程进行了系统功能需求分析以及可行性分析;根据功能需求确定监测系统的整体框架以及系统的模块组成,以此设计整套基于web的负载异常监测系统,包括用于获取原始数据的数据获取模块、用于异常判断的数据处理模块、用于展示异常结果的数据展示模块以及数据存储模块的设计。4.进行监测系统的搭建与测试。搭建数据处理模块,实现了采集设备与处理设备的数据同步以及基于Python语言的数据文件解析;编写数据处理功能代码,实现负载异常监测;完成交互界面的搭建,实现监测结果的展示;完成数据库的构建,实现系统数据的增删改查功能;最后对系统的数据同步功能以及监测系统的主要功能进行测试,验证了系统能够正常运行。系统经测试证明完成了数据动态获取功能、数据处理与异常判断功能、数据的存储功能与异常结果展示功能,实现了快速路负载异常的动态监测。
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