[1]张开智,张 杰.局部惯性监测数据多重滤波及其在巷隧围岩监测中的应用[J].机械与电子,2022,(08):14-17.
　ZHANG Kaizhi,ZHANG Jie.Application of Local Inertial Sensing Technology for Tunnel Monitoring Based on Multiple Filtering Method[J].Machinery & Electronics,2022,(08):14-17.
点击复制

局部惯性监测数据多重滤波及其在巷隧围岩监测中的应用()
分享到：

《机械与电子》[ISSN:1001-2257/CN:52-1052/TH]

卷:
期数:
2022年08期
页码:
14-17
栏目:
设计与研究
出版日期:
2022-08-24

文章信息/Info

Title:
Application of Local Inertial Sensing Technology for Tunnel Monitoring Based on Multiple Filtering Method
文章编号:
1001-2257 ( 2022 ) 08-0014-04
作者:
张开智 1; 张 杰 2
1. 贵州理工学院,贵州 贵阳 550003 ; 2. 山东科技大学安全与环境工程学院,山东 青岛 266590
Author(s):
ZHANG Kaizhi1 ;  ZHANG Jie2
( 1.Guizhou Institute of Technology , Guiyang 550003 , China ; 2.College of Safety and Environmental Engineering , Shandong University of Science and Technology , Qingdao 266590 , China)
关键词:
局部惯性监测; 巷隧结构监测; 重采样低通滤波; 移动中值滤波
Keywords:
local inertial monitoring( LIM );  roadway and tunnel monitoring ;  resampling low-pass filtering ;  moving median filtering
分类号:
TP277
文献标志码:
A
摘要:
在各类地下岩土工程中,巷隧结构围岩事故发生频率高、造成损失重,是工程监测的重点。局部惯性监测技术利用 MEMS 惯性传感单元,可同时监测物体的振动与变形,已逐步应用于岩土工程健康监测领域。但由于工程作业环境的复杂性,在进行变形分析时,局部惯性监测数据往往噪声较大,仍需对原始信号进行滤波处理。基于 1 组 200 Hz 采样频率的监测信号样本,通过不同参数的重采样滤波、移动平均滤波与移动中值滤波,得到了较优的滤波方案。结果表明,重采样低通滤波与移动中值滤波的多重滤波法可有效剔除原始加速度监测信号大部分噪声,在平滑信号的同时能够控制滤波后信号时域误差在较小范围。所设计滤波方法有望应用于巷隧结构局部惯性监测,为被测结构的变形分析提供更明晰、准确的监测数据。
Abstract:
The rock fall and collapse accidents of roadway and tunnel in underground engineering occur frequently and cause heavy losses.Local inertial monitoring technology( LIM ), based on MEMS inertial sensor , for its advantage to capture the vibration and deformation of objects simultaneously has been gradually applied in the field of geotechnical engineering health monitoring.However , due to the complexity of engineering operation environment , the LIM data are often noisy , and the original signal still needs to be filtered.Based on a monitoring signal sample with 200 Hz sampling rate , a better filtering scheme was proposed with comparing resampling filter , moving average filter and moving median filter.The results show that the multiple filtering method of resampling low-pass filtering and moving median filtering can effectively eliminate most of the noise of the original LIM data.This filtering method also control the time-domain error between the filtered signal and the original signal in a lower .The designed filtering method is expected to be applied to the LIM of roadway and tunnel and provide more clear and accurate monitoring data for the deformation analysis.

参考文献/References:

[ 1 ] 纪俐,王宏,王恒 .MTi 姿态测量系统在机器手抓取中的姿态测量及分析[ J ] . 机械与电子, 2013 ( 6 ): 66-69.

[ 2 ] 童旭,聂伟荣,席占稳 .MEMS 安全系统后坐保险机构设计[ J ] . 机械与电子, 2019 , 37 ( 2 ): 12-17.
[ 3 ] 赖韬,伊廷华,王健宇,等 . 基于多速率卡尔曼滤波方法的位移和加速度数据融合[ J ] . 防灾减灾工程学报,2012 , 32 ( 6 ): 707-713.
[ 4 ] 孙淑光,王天游,程鹏,等 .MEMS 惯性传感器随机误差分析与去噪研究[ J ] . 计算机测量与控制,2016 , 24( 3 ): 291-295.
[ 5 ] 陈亚峰,王直杰 . 基于 MPU6050 加速度信号的匹配小波设计及去噪[ J ] . 电子设计工程, 2017 , 25 ( 6 ): 114-117 , 122.
[ 6 ] 程馨 . 基于小波分析的桥梁工程结构健康检测[ D ] . 郑州:华北水利水电大学,2021.
[ 7 ] 殷广冬,王建立,孟浩然,等 . 基于加速度计的望远镜平台抖动测量与分析 [ J ] . 传感器与微系统,2013 , 32( 11 ): 125-127 , 131.
[ 8 ] 侯强,张志文 . 四旋翼飞行器的手势遥控研究[ J ] . 机械与电子,2017 , 35 ( 11 ): 58-61.
[ 9 ] 孙凡凯 . 矿山建构筑物形变监测数据总体卡尔曼滤波优化预测方法[ D ] . 太原:太原理工大学,2019.
[ 10 ] JI S T , ZHANG J , PAN R K , et al.Local acceleration monitoring and its application in physical modelling of underground mining [ J ] .International journal of rock mechanics and mining sciences , 2020 , 128 : 104282.
[ 11 ] 安春莲,杨古月,杨延菊 . 基于中值滤波预处理的强冲击噪声背景测向方法[ J ] . 电子学报,2021 , 49 ( 6 ):1159-1166.
[ 12 ] 魏亚杰,朱煜嘉,曹静杰 . 基于多级中值的双边滤波算法的地震数据去噪研究 [ J ] . 河北地质大学学报,2022 , 45 ( 2 ): 68-74.
[ 13 ] 张开继,张国强,李宇欣,等 . 基于滑动平均滤波的永磁电机无位置传感器控制策略[ J ] . 电气工程学报,2021 , 16 ( 4 ): 93-100.
[ 14 ] 孙正宇,张禹 . 一种基于正态分布的滑动平均滤波法[ J ] . 机械工程师, 2020 ( 8 ): 52-53 , 56.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期: 2022-06-01
基金项目:贵州省科技重大专项([ 2018 ] 3005 );贵州省教育厅科技滚动支持项目(黔教合 KY 字[ 2016 ] 042 )
作者简介:张开智 ( 1965- ),男,重庆人,教授,研究方向为矿山压力与岩层控制;张 杰 ( 1990- ),女,山东济南人,博士研究生,研究方向为结构健康监测与煤岩动力灾害防控。
更新日期/Last Update: 2022-08-26