基于Hadoop平台的桥梁结构健康监测系统的应用

摘要

目前,大型桥梁通常都建有结构健康监测系统。由于分布在桥梁上的多传感器长时间连续采集与传输的数据量相当大,而当前桥梁结构健康监测数据的分析与处理工作多在桥址现场的监控中心进行,但桥址现场管理机构很少配备有能够完全应对海量监测数据的专业技术力量,经常会发生面对大量数据却不能及时得到有效信息的现象。而云计算就是一种新兴的可以满足桥梁结构健康监测海量数据处理与专业计算需求的解决方案。云计算将相关能力以服务的方式提供给用户,允许用户在不了解提供服务的技术、没有相关知识以及设备操作能力的情况下,通过互联网获取需要的服务,进一步提高系统智能化水平,降低人的工作强度与难度。
　　本文在分析了桥梁健康状况监测系统发展现状的基础上,并结合理论技术的发展和实际业务的需求,提出了一种基于Hadoop平台的桥梁结构健康监测系统,建立了桥梁结构健康状态评估体系,实现了对桥梁结构安全性参数、功能参数及结构满足性参数的采集与监测,进一步完善了桥梁长期安全性和耐久性的评价评估体系,为桥梁的维护和管理提供了科学的理论参考。
　　本文对桥梁结构健康监测系统进行了整体设计,选用DER&U法对桥梁的状态评估问题进行了研究,完成了桥梁健康评估系统的体系设计,并在Hadoop开源云计算平台上予以实现,从而实现了对桥梁健康状况的综合评估与长期监测。本课题使用Hadoop Eclipse对云端评估系统进行开发,采用分布式文件系统HDFS对监测数据进行存储和访问,应用Map/Reduce算法对桥梁各环境参数进行计算,使用Hbase分布式数据库对桥梁健康状况进行管理和组织,最后利用XML技术封装数据,采用C/S模式实现对桥梁结构健康监测系统的访问与控制,并对渭河大桥现状进行安全性评估测试,测试结果表明本系统可行。

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1绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究概况

1.3云计算技术在桥梁监测系统中的现实意义

1.4本论文的主要工作及文章结构安排

2云计算相关理论及关键技术概述

2.1云计算的起源

2.2云计算的概念及特点

2.3云计算的分类和部署方式

2.4云计算的关键技术

2.5本章小结

3桥梁结构健康评估系统

3.1桥梁评估概述

3.2系统的组成与设计原则

3.3评估体系的建立

3.4本章小结

4桥梁结构健康监测系统在Hadoop平台的实现

4.1 Hadoop平台概述

4.2 Hadoop分布式文件系统HDFS

4.3 Hadoop平台Map/Reduce模型

4.4 Hadoop的输入输出

4.5 Hbase分布式数据库

4.6云端方案的部署

4.7桥梁监测云服务系统的开发

4.8本章小结

5桥梁结构健康监测系统的访问与控制

5.1基于C/S架构的数据访问与控制

5.2云客户端应用程序的开发

5.3本章小结

6结论

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

附 录