张安安 吴 翔

1(江西省科学院能源研究所 江西 南昌 330096)2(华东交通大学电气与自动化工程学院 江西 南昌 330013)

0 引 言

最近几年，桥梁建设取得了突飞猛进的发展，桥梁的结构得到了巨大的优化，功能也变得越来越完善。但是桥梁在受到外界因素影响时，容易发生桥梁结构损坏甚至坍塌等事故，在经济上造成巨大损失且危害人们的生命。因此，利用传感器监测桥梁结构并实时评估桥梁结构状态具有重要意义[1]。传感器系统能在桥梁各处收集信息，能够为反映桥梁结构健康状况奠定基础，传感器系统的优良程度决定了获取数据的真实性[2]。所以，实现传感器优化布置(Optimal Sensor Placement, OSP)是一个完整桥梁健康监测系统须解决的问题之一[3]。

综合考虑成本和系统运行状况等因素，在全桥各自由度安装传感器是不现实的。OSP通常被视为组合优化问题，其实现需要同时满足以下两个条件：

(1) 系统使用的传感器数量最少。

(2) 传感器布置的位置最优。

为了使系统中应用的传感器数量尽可能少，需要单个传感器测量的信息足够多。因此，采用三维传感器是最佳方案。本文将三维传感器三个自由度组合成一个独立单元，构建三维模态置信准则，以满足全面应用三维传感器、减少传感器数量的要求。

在构造优化准则之后，通常将优化布置的难题转化为最优化问题，并最终采用优化算法进行求解。传统方法中，最优传感器位置的计算经常是获得局部最优值而不是全局最优值的迭代过程[4-6]。……