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基于马尔科夫模型的路桥隧健康状态与养护费用测算方法

阅读：453发布：2021-03-01

IPRDB可以提供基于马尔科夫模型的路桥隧健康状态与养护费用测算方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了基于马尔科夫模型的路桥隧健康状态与养护费用测算方法；步骤如下：步骤一、通过计算机软件根据待测的公路、桥梁或者隧道的历史数据评价健康状态，计算各个待测的公路、桥梁或者隧道的单项健康指标及养护费用；步骤二、利用计算机通过回归分析方法对于公路、桥梁或者隧道的单项健康指标及养护费用进行回归分析，计算不同的健康状态指标下对应的养护费用；步骤三、计算状态转移概率向量，利用马尔科夫模型，对于公路、桥梁或者隧道的健康状态指标进行测算；步骤四、基于健康状态指标，对养护费用进行测算。本发明在大量减少人力投入的前提下，还能够极大的提高路桥隧健康状态与养护费用测算的精确性。，下面是基于马尔科夫模型的路桥隧健康状态与养护费用测算方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.基于马尔科夫模型的路桥隧健康状态与养护费用测算方法；步骤如下：步骤一、通过计算机软件根据待测的所述公路、桥梁或者隧道的历史数据评价健康状态，计算各个待测的所述公路、桥梁或者隧道的单项健康指标及养护费用；

步骤二、利用计算机通过回归分析方法对于所述公路、桥梁或者隧道的单项健康指标及养护费用进行回归分析，计算不同的健康状态指标下对应的养护费用；

步骤三、计算状态转移概率向量，利用马尔科夫模型，对于所述公路、桥梁或者隧道的健康状态指标进行测算；

步骤四、基于所述健康状态指标，对养护费用进行测算。

2.根据权利要求1所述的基于马尔科夫模型的路桥隧健康状态与养护费用测算方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述利用马尔科夫模型，对于所述公路、桥梁或者隧道的健康状态指标进行测算的数学模型如下：k

X(k)＝X(0)P；

其中，X(k)为k时刻的状态概率向量，X(0)为初始状态概率向量；

P为状态转移概率向量，计算公式如下：

3.根据权利要求1所述的基于马尔科夫模型的路桥隧健康状态与养护费用测算方法，其特征在于，在所述步骤四中，对所述养护费用C进行测算的公式如下：其中，ci为第i个单项指标健康状态下对应的养护费用，si为第i个单项的养护费用对应的工程量。

说明书全文

基于马尔科夫模型的路桥隧健康状态与养护费用测算方法

技术领域

[0001] 本发明涉及计算机辅助路桥隧评估技术领域，特别涉及基于马尔科夫模型的路桥隧健康状态与养护费用测算方法。

背景技术

[0002] 公路、桥梁、隧道的健康状态及养护费用的估计一直以来是影响公路、隧道、桥梁养护决策的重要依据。

[0003] 而准确的健康状态测算及养护费用估算，有助于养护工作的规划以及养护预算的合理分配。健康状态指标为反应公路、桥梁、隧道的重要依据，不同的单项指标可以体现结构物在不同方面的安全及性能。通过对于公路、桥梁、隧道当前及未来健康状态指标的变化测算，有助于我们判断何时该对于结构物进行何种养护工作，是对于公路、桥梁、隧道实施科学管理的基础。

[0004] 但是，在现有技术中，通常采用人工方式进行健康状态和养护费用的测算，不但要消耗大量的人力，且容易产生人为的主观错误，导致测算结果失真。

[0005] 因此，如何减少人力投入，并提高路桥隧健康状态与养护费用测算的精确性成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

[0006] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供基于马尔科夫模型的路桥隧健康状态与养护费用测算方法，实现的目的是在大量减少人力投入的前提下，还能够极大的提高路桥隧健康状态与养护费用测算的精确性。

[0007] 为实现上述目的，本发明公开了基于马尔科夫模型的路桥隧健康状态与养护费用测算方法；步骤如下：

[0008] 步骤一、通过计算机软件根据待测的所述公路、桥梁或者隧道的历史数据评价健康状态，计算各个待测的所述公路、桥梁或者隧道的单项健康指标及养护费用；

[0009] 步骤二、利用计算机通过回归分析方法对于所述公路、桥梁或者隧道的单项健康指标及养护费用进行回归分析，计算不同的健康状态指标下对应的养护费用；

[0010] 步骤三、计算状态转移概率向量，利用马尔科夫模型，对于所述公路、桥梁或者隧道的健康状态指标进行测算；

[0011] 步骤四、基于所述健康状态指标，对养护费用进行测算。

[0012] 优选的，在所述步骤三中，所述利用马尔科夫模型，对于所述公路、桥梁或者隧道的健康状态指标进行测算的数学模型如下：

[0013] X(k)＝X(0)Pk；

[0014] 其中，X(k)为k时刻的状态概率向量，X(0)为初始状态概率向量；

[0015] P为状态转移概率向量，计算公式如下：

[0016]

[0017] 优选的，在所述步骤四中，对所述养护费用C进行测算的公式如下：

[0018]

[0019] 其中，ci为第i个单项指标健康状态下对应的养护费用，si为第i个单项的养护费用对应的工程量。

[0020] 本发明的有益效果：

[0021] 本发明在大量减少人力投入的前提下，还能够极大的提高路桥隧健康状态与养护费用测算的精确性。

[0022] 本发明基于健康状态指标对于公路、桥梁、隧道养护费用估算，综合考虑了结构物的实际健康情形及养护费用的组成，所获得的估算养护费用具有实际的参考价值。

[0023] 本发明可以作为养护工作的决策工具，对公路、桥梁、隧道全生命周期养护工作起到重要的辅助作用。

[0024] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

[0025] 图1示出本发明一实施例的执行流程图。

具体实施方式

[0026] 实施例

[0027] 如图1所示，基于马尔科夫模型的路桥隧健康状态与养护费用测算方法；步骤如下：

[0028] 步骤一、通过计算机软件根据待测的公路、桥梁或者隧道的历史数据评价健康状态，计算各个待测的公路、桥梁或者隧道的单项健康指标及养护费用；

[0029] 步骤二、利用计算机通过回归分析方法对于公路、桥梁或者隧道的单项健康指标及养护费用进行回归分析，计算不同的健康状态指标下对应的养护费用；

[0030] 步骤三、计算状态转移概率向量，利用马尔科夫模型，对于公路、桥梁或者隧道的健康状态指标进行测算；

[0031] 步骤四、基于健康状态指标，对养护费用进行测算。

[0032] 在实际应用中，公路、桥梁、隧道的健康状态的恶化受到结构物材料自然的老化、结构物使用的程度不同(车流量、车重及所在环境等)及自然灾害的影响，健康状态的恶化是一个充满不确定性的随机过程，在进行公路、桥梁、隧道健康状态的预测时，模型需考虑到健康状态恶化的随机性。

[0033] 马尔科夫模型(Markov Model)是描述这类状态的有力工具，同时也是一个最为简单的随机过程，在许多科学领域都有重要的作用。

[0034] 马尔科夫模型适合随机波动性较大的过程描述，适用于公路、桥梁、隧道等钢筋混凝土结构物的状态描述，其性能衰退呈现某种变化趋势而非平稳的随机过程，在数据量不够多时，可以结合工程经验来建模，模型适用的范围较为广泛。

[0035] 在某些实施例中，在步骤三中，利用马尔科夫模型，对于公路、桥梁或者隧道的健康状态指标进行测算的数学模型如下：

[0036] X(k)＝X(0)Pk；

[0037] 其中，X(k)为k时刻的状态概率向量，X(0)为初始状态概率向量；

[0038] P为状态转移概率向量，计算公式如下：

[0039]

[0040] 上述马尔科夫模型的关键为如何获得状态转移概率向量，获得状态概率转移概率向量，则可通过初始的公路、桥梁、隧道健康状态，对于时刻的健康状态进行预测。

[0041] 在实际应用中，通过计算机使大量的历史公路、桥梁、隧道健康状态数据，可以分别对于公路、桥梁、隧道的各个单项指标进行预测，避免了大量人力投入的同时，极大的提高了准确性。

[0042] 在某些实施例中，在步骤四中，对养护费用C进行测算的公式如下：

[0043]

[0044] 其中，ci为第i个单项指标健康状态下对应的养护费用，si为第i个单项的养护费用对应的工程量。

[0045] 在实际应用中，公路、桥梁、隧道的养护费用项目繁多，不同的结构物损害情形会有不同的养护方案。根据当前选择的养护方案，所产生的养护费用也存在着差异。

[0046] 公路、桥梁、隧道的养护方案依照结构物的健康情形会有所不同，健康状态单项指标为反应公路、桥梁、隧道不同方面的健康情形的重要依据。通过单项健康状态指标及养护费用的回归分析，可以获得不同的单项健康指标评价下，不同健康状态所对应的各项养护费用。

[0047] 通过上述方法，可以对于公路、桥梁、隧道不同方面的健康情形所对应的养护费用进行较深入的拆解，并对于不同健康状态下的公路、桥梁、隧道养护费用进行较为精确的计算。

[0048] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

标题	发布/更新时间	阅读量
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电池健康状态获取方法-专利编号CN107765188B	2020-05-11	644
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