(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210758978.9 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 苏州经贸职业 技术学院 地址 215009 江苏省苏州市高新区学府路 287号 (72)发明人 薛冬杰　 (74)专利代理 机构 南昌逸辰知识产权代理事务 所(普通合伙) 36145 专利代理师 刘林艳 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G06K 9/00(2022.01) G06K 9/62(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种轻轨站台连接处轨道结构监测方法和 系统 (57)摘要 本发明公开了一种轻轨站台连接处轨道结 构监测方法和系统， 所述方法采集多种传感器信 号以及音频信号， 通过分别对多种传感器以及音 频信号进行特征提取和一级信号融合， 得到多个 传感器一级信号融合结果和音频特征的一级信 号融合结果； 进一步将两个一级信号融合结果进 行二级信号融合， 从而根据信号融合结果得到对 轻轨站台连接处轨道结构的监测结果。 本发明实 现了对轻轨站台连接处轨道结构的智能监测， 从 而实现了尽早发现问题， 避免严重的事故的发 生。 权利要求书2页 说明书10页 附图3页 CN 115290133 A 2022.11.04 CN 115290133 A 1.一种轻轨站台连接处轨道结构监测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 在轻轨站台连接处设置多个传感器以及音频采集设备并采集传感器和音频信号； 所述 多个传感器包括轨道沉降计、 应 变传感器、 位移传感器、 加速度传感器； 分别对传感器信号和音频信号进行处理， 其中包括对传感器信号和音频信号进行去噪 和特征提取以及分别基于神经网络进行 特征融合， 即一级信号融合； 将两个一级信号融合结果进行二级信号融合； 基于信号融合结果得到对轻轨站台连接处轨道结构的监测结果进行分类输出， 分类结 果包括结构受损、 结构变形、 降沉、 位移以及上述多种异常情况的组合； 将监测结果输出到 远程服务器端， 并对运行维护终端发送警告信息 。 2.根据权利要求1所述的轻轨站台连接处轨道结构监测方法， 其特征在于， 所述多个传 感器还包括压力传感器、 速度传感器和温度传感器。 3.根据权利要求1所述的轻轨站台连接处轨道结构监测方法， 其特征在于， 所述轨道沉 降计设置在轨道表 面， 用于检测轨道的沉降； 应变传感器设置于桥面铺 装下侧位置， 用于检 测桥面的应变； 位移传感器以及加速度传感器设置在桥跨上， 位移传感器用于测量高架桥 桥梁部分相对于桥墩的位移 量， 其中包括横向、 纵向和侧转位移； 加速度传感器用于测量轨 道结构的振动。 4.据权利要求1所述的轻轨站台连接处轨道结构监测方法， 其特征在于， 所述音频信号 去噪包括基于改进的经验模态分解去 噪， 包括对原始信号进行处理， 通过在原始信号中加 入不同的白噪声序列， 以及基于改进的包络拟合方法进行 经验模态分解。 5.据权利要求4所述的轻轨站台连接处轨道结构监测方法， 其特征在于， 所述白噪声序 列的幅值取值 为： 其中， A为白噪声的幅值， E为原 始信号的幅值， pa为原 始信号中 高频的分量。 6.据权利要求4所述的轻轨站台连接处轨道结构监测方法， 其特征在于， 所述改进的包 络拟合方法为： 计算原始信号的所有局部极大值点和极小值点， 并计算相邻数据点之间的斜率， 并计 算斜率之比: 根据下述条件判定数据点是否为极值 点： 其中， G为斜率之比阈值， 通过斜率之比得到信号数据点的弯曲程度， 其值越大， 说明越 弯曲， 若斜 率之比满足上述阈值条件， 则判定此点 为假极值点， 将此点记为D(t)； 进一步将求出的假极值点进一步划分为假极大值点和假极小值点， 根据原始信号数据 点曲线的凹凸性区分假极大值 点和假极小值 点：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115290133 A 2基于求出的假极大值点和假极小值点与极大值点和极小值点分别进行结合， 构 成新的 极值序列。 7.据权利要求1所述的轻轨站台连接处轨道结构监测方法， 其特征在于， 所述传感器特 征包括： 平均值、 能量 值、 最大梯度值、 平均微分值和方差值。 8.据权利要求1所述的轻轨站台连接处轨道结构监测方法， 其特征在于， 所述音频特征 参数包括： 时域特征参数、 波 形特征和频域特征参数； 时域特征参数包括均值、 最大值、 最小 值、 均方根和方差； 波 形特征包括峰值、 峭度、 偏度以及 裕度因子； 频域特征参数包括频谱重 心、 1/N倍频程和均方 频率。 9.一种轻轨站台连接处轨道结构监测系统， 其特 征在于， 所述系统包括： 轨道沉降计、 应变传感器、 位移传感器， 加速度传感器、 压力传感器、 速度传感器和温度 传感器以及音频采集设备； 传感器信号处理模块， 其用于分别对轨道沉降计、 应变传感器、 位移传感器、 加速度传 感器、 压力传感器、 速度传感器和温度传感器采集的信号进 行处理， 包括对传感器信号进 行 滤波处理； 以及， 对处理后的传感器数据进行特征提取， 基于神经网络模型对上述多个传感器的 特征进行一级信号融合； 音频信号处理模块， 其用于基于经验模态分解对音频信号进行去噪， 并进行特征提取， 特征包括时域特征、 波形特征和频域特征， 以及基于神经网络模型对上述音频特征进行一 级信号融合； 数据融合模块， 其用于基于二级信号融合的方式， 基于多种传感器的数据以及音频数 据分别进行一级信号融合的结果进行二级信号融合； 输出模块， 其用于基于信号融合结果得到对轻轨站台连接处轨道结构的监测结果进行 分类输出， 分类结果包括结构受损、 结构 变形、 降沉、 位移以及多种异常情况的组合， 将监测 结果输出到远程 服务器端， 并对运行维护终端发送警告信息 。 10.一种非暂态计算机可读存储介质， 该非暂态计算机可读存储介质存储有计算机指 令， 该计算机指令当由一个或多个处理器执行时， 使得所述一个或多个处理器执行如权利 要求1‑8中任意项所述的轻轨站台连接处轨道结构监测方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115290133 A 3