公路隧道健康狀態(tài)診斷方法及系統(tǒng)的研究的任務(wù)書

公路隧道健康狀態(tài)診斷方法及系統(tǒng)的研究的任務(wù)書一、研究背景隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路隧道的建設(shè)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各地。隨之而來(lái)的問(wèn)題是，隧道的經(jīng)營(yíng)和維護(hù)成本在不斷增加，隧道道路的健康狀態(tài)成為重要的研究?jī)?nèi)容。根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究，現(xiàn)有研究方法不夠準(zhǔn)確，能夠通過(guò)物理信號(hào)獲取隧道的健康狀態(tài)信息，缺乏完整的隧道健康狀態(tài)診斷系統(tǒng)，需要通過(guò)系統(tǒng)性的研究解決。二、研究目的本研究旨在提供一種公路隧道健康狀態(tài)的綜合診斷方法及系統(tǒng)。研究目的包括以下幾個(gè)方面：1.分析公路隧道的危險(xiǎn)因素，建立健康狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)；2.基于采集到的數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，建立和優(yōu)化預(yù)測(cè)模型；3.開發(fā)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證隧道健康狀態(tài)診斷系統(tǒng)的有效性和可行性；4.構(gòu)建應(yīng)用的實(shí)例，評(píng)價(jià)方法和系統(tǒng)的實(shí)用性和可持續(xù)性。三、研究?jī)?nèi)容1.公路隧道健康狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)的建立（1）收集隧道管理數(shù)據(jù)和歷史隧道損壞記錄數(shù)據(jù)；（2）分析與確定能影響隧道健康狀態(tài)的因素及建立健康狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)；（3）采用特定的模型建立指標(biāo)的量化關(guān)系和評(píng)估方法。2.健康狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理（1）制定建設(shè)公路隧道健康監(jiān)測(cè)裝置的基本設(shè)計(jì)；（2）基于傳感器和其他數(shù)據(jù)采集技術(shù)采集隧道健康狀態(tài)數(shù)據(jù)；（3）分析數(shù)據(jù)質(zhì)量和完整性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。3.基于機(jī)器學(xué)習(xí)的隧道健康狀態(tài)模型優(yōu)化（1）根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練和測(cè)試；（2）優(yōu)化機(jī)器學(xué)習(xí)模型，精確預(yù)測(cè)隧道的健康狀況；（3）應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)優(yōu)化算法來(lái)提高模型性能。4.隧道健康狀態(tài)診斷系統(tǒng)的開發(fā)（1）設(shè)計(jì)隧道健康狀態(tài)診斷系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)；（2）開發(fā)隧道健康狀態(tài)診斷系統(tǒng)的程序代碼；（3）進(jìn)行系統(tǒng)功能測(cè)試和改進(jìn)優(yōu)化。四、研究意義1.提高公路隧道的安全性和可靠性，為公路運(yùn)輸?shù)陌踩峁└玫谋Ｕ希?.降低公路隧道的維修和更換成本，為維護(hù)公路隧道的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)；3.拓寬基于物理信號(hào)的健康狀態(tài)評(píng)估技術(shù)的研究領(lǐng)域，提高模式識(shí)別算法在隧道健康狀態(tài)診斷方面的應(yīng)用能力；4.為運(yùn)用最新技術(shù)和算法來(lái)開發(fā)更適用、更準(zhǔn)確、更實(shí)用的隧道健康狀態(tài)診斷系統(tǒng)提供理論和實(shí)踐方向。五、研究方法1.系統(tǒng)地收集公路隧道的樣本數(shù)據(jù)；2.使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化；3.采用數(shù)據(jù)可視化方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評(píng)估；4.部署和維護(hù)健康狀態(tài)診斷系統(tǒng)。六、研究進(jìn)度安排1.第一年：公路隧道健康狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)研究和采集設(shè)備開發(fā)完成；2.第二年：訓(xùn)練和優(yōu)化隧道健康狀態(tài)預(yù)測(cè)模型，并進(jìn)行系統(tǒng)功能測(cè)試和優(yōu)化改進(jìn)；3.第三年：開發(fā)隧道健康狀態(tài)診斷系統(tǒng)，完成應(yīng)用實(shí)例和評(píng)價(jià)研究工作。七、參考文獻(xiàn)1.G.Caetano,“IntegratedFrameworkforRailwayInfrastructureHealthMonitoring,”JournalofSensors,vol.2016,ArticleID7480875,21pages,2016.2.鄭王磊,汪業(yè)東,葛朝暉,等.基于模型識(shí)別技術(shù)的特長(zhǎng)公路橋梁健康監(jiān)測(cè)研究[J].公路交通科技,2017,34(4):106-114.3.楊丹萍,高峰,邢世明.隧道運(yùn)行監(jiān)控技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)工程科學(xué),2017,19(1):11-15.4.Xu,W.,Sun,Q.,&Zhou,S.(2017).StudyonStructuralHealthMonitoringBasedonWirelessSensor