本书将智能手机与传统结构健康监测相结合，在智能手机云监测与深度学习方面进行了相关研究。全书共10章，以智能手机、人工智能的迅速发展给当前结构健康监测带来的机遇和智能手机传感技术为出发点，将智能手机应用于便捷式桥梁监测与管养、基于深度学习的结构损伤检测、特种结构安全监测以及地震作用下框架结构多参数监测与紧急通信，并开发相应的APP和网站，搭建公众参与式的智能手机监测平台。全书阐述智能手机在结构健康监测中的一系列应用，可以对当前结构健康监测起到补充完善的作用，利用迅速普及的智能手机工具实现监测目的，也将使得更多人参与到防灾减灾工作中来。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 结构健康监测研究现状与挑战 1
1.1.1 结构健康监测与安全评定的研究现状 1
1.1.2 结构健康监测所面临的挑战 5
1.2 智能手机的发展与机遇 6
1.2.1 智能手机的发展 6
1.2.2 智能手机的主要特点 13
1.2.3 智能手机现状分析 14
1.2.4 智能手机可感知的用户信息 17
1.2.5 智能手机的应用领域 21
1.2.6 智能手机的发展带来的机遇 28
1.3 大数据与人工智能的发展 28
1.3.1 大数据的发展、特征及应用案例 28
1.3.2 人工智能与深度学习 31
1.3.3 大数据与人工智能带来的机遇 33
1.4 智能手机结构健康云监测探索式发展 35
参考文献 36
第2章 基于智能手机的传感技术 47
2.1 手机主要传感器 47
2.1.1 手机传感器综述 47
2.1.2 CPU 55
2.1.3 加速度传感器 61
2.1.4 陀螺仪 64
2.1.5 摄像头 65
2.1.6 数据传输性能 67
2.1.7 数据存储功能 70
2.2 加速度传感技术 71
2.2.1 手机加速度采集软件系统实现 71
2.2.2 振动台对比实验验证 72
2.2.3 不同型号加速度传感性能对比 74
2.2.4 加速度采集稳定性对比 77
2.3 位移传感技术 78
2.3.1 基本原理 81
2.3.2 D-Viewer软件介绍 82
2.3.3 静态实验 84
2.3.4 振动台动态实验 89
2.4 倾角传感技术 94
2.4.1 手机倾角采集软件系统实现 94
2.4.2 实验室静态标定实验 95
2.4.3 实验室动态标定实验 96
2.5 外接测试模块传感技术 98
2.5.1 外接板结构设计与实现 98
2.5.2 外接板传感实验室振动台验证 99
2.5.3 外接板传感实验室索力实验验证 100
2.5.4 外接板传感现场测试验证 101
2.6 应变传感技术 104
2.6.1 MISS方法基本原理 105
2.6.2 MISS方法所用算法 106
2.6.3 MISS传感器 108
2.6.4 静态与动态试验验证 110
参考文献 113
第3章 基于智能手机的便捷式桥梁监测与管养 117
3.1 智能手机便捷式桥梁监测系统 117
3.1.1 系统监测内容 117
3.1.2 系统实现 118
3.2 智能手机吊装监测 119
3.2.1 星海湾跨海大桥介绍 119
3.2.2 系统监测对象及内容 120
3.2.3 系统组成构架 120
3.2.4 边跨主梁吊装姿态监测 125
3.2.5 主缆吊机监测 129
3.3 智能手机索力监测技术 133
3.3.1 振动法测索力原理 133
3.3.2 软件系统介绍 136
3.3.3 Orion-CC软件介绍 143
3.3.4 网站介绍 149
3.3.5 实验室索力对比实验验证 150
3.3.6 现场工程应用一 155
3.3.7 现场工程应用二 159
3.4 智能手机在结构位移监测中的应用 166
3.4.1 钢桁桥模型位移监测实验 166
3.4.2 索桥模型位移监测 169
3.4.3 模拟监测裂缝实验 181
3.5 视觉索力监测 183
3.5.1 视觉索力监测原理 184
3.5.2 视觉索力监测应用 187
3.6 基于智能手机的桥梁管养系统 189
3.6.1 桥梁管养的现状与不足 189
3.6.2 基于手机客户端的桥梁管养软件设计 191
3.6.3 公众参与式灾后桥梁快速评估 196
参考文献 201
第4章 基于智能手机的深度学习结构损伤检测 203
4.1 基于深度学习的相关理论方法 203
4.1.1 深度学习技术的发展 203
4.1.2 深度学习相关理论 205
4.2 混凝土结构裂纹深度学习识别技术 207
4.2.1 混凝土裂纹识别概述 207
4.2.2 训练用于混凝土裂纹识别的CNN图片分类器 208
4.3 基于机器视觉的古建筑砌体评定方法 212
4.3.1 基于机器视觉的古建筑砌体评定方法概述 212
4.3.2 基于CNN的古建筑砌体评定方法概述 214
4.3.3 基于Faster R-CNN的古建筑砌体评定方法概述 232
4.3.4 基于智能手机的古建筑砌体评定方法概述 239
4.4 基于机器视觉的路面损伤识别技术 241
4.4.1 基于机器视觉的路面损伤识别方法概述 241
4.4.2 基于MobileNet的路面损伤评定方法 243
参考文献 251
第5章 基于智能手机的施工安全监测技术 255
5.1 基于智能手机的施工行为识别 255
5.1.1 基于行为的施工安全研究概况 255
5.1.2 基于智能手机的工人行为识别系统设计 257
5.1.3 实验验证：安全带的使用状态识别 258
5.2 基于智能手机的工人活跃度的状态识别 268
5.2.1 现场施工安全概况 268
5.2.2 施工活跃度含义及劳动强度分级 270
5.2.3 施工现场工人活跃度采集 272
5.3 基于智能手机的施工过程位移监测 273
5.3.1 基于智能手机的位移监测系统 273
5.3.2 基于智能手机的位移监测系统的现场应用 276
参考文献 278
第6章 基于智能手机的特种结构安全监测 281
6.1 基于智能手机的电梯舒适度监测与评定 281
6.1.1 电梯舒适度监测及舒适度评价标准的发展 281
6.1.2 基于智能手机的电梯舒适度监测系统 283
6.1.3 多种运行模式下的电梯舒适度监测与评定 283
6.1.4 不同载重情形下的电梯舒适度监测与评定 286
6.1.5 工程应用 288
6.2 基于音频分类的螺栓松弛损伤检测 290
6.2.1 螺栓松弛检测方法的背景与发展 290
6.2.2 一种新的螺栓松弛检测方法 292
6.2.3 验证性实验 297
6.2.4 单螺栓多分类识别 299
6.2.5 多螺栓多分类识别 300
参考文献 302
第7章 地震作用下智能手机结构响应监测 305
7.1 当前结构地震监测与评估现状 305
7.1.1 当前地震响应监测与安全评定研究进展 305
7.1.2 地震响应监测存在的问题与挑战 308
7.1.3 智能手机在结构地震作用下的可监测参数 308
7.2 框架结构层间位移监测方法研究 309
7.2.1 监测思路 310
7.2.2 两层框架实验 311
7.3 地震作用下框架结构监测实验 314
7.3.1 框架结构模型 314
7.3.2 损伤模拟方法 315
7.3.3 采集设备、传感器、振动台综述 316
7.3.4 传感器子系统 317
7.3.5 传感器布置 320
7.4 损伤工况汇总及地震波输入 322
7.4.1 损伤工况汇总 322
7.4.2 地震波输入 323
7.5 智能手机与传统传感器结构监测响应对比 324
7.5.1 代表工况下加速度响应对比 324
7.5.2 代表工况下频谱响应对比 329
7.5.3 代表工况下位移响应对比 331
参考文献 335
第8章 基于手机监测数据的地震作用下结构安全评定 337
8.1 基于手机监测数据与小波包能量法的结构损伤识别 337
8.1.1 小波分析和结构损伤识别 337
8.1.2 小波包分析 343
8.1.3 损伤指标的构建 347
8.1.4 小波包能量分布图 348
8.2 基于手机监测数据的加速度积分位移方法 351
8.2.1 加速度积分位移时域积分 351
8.2.2 加速度积分位移频域积分 356
8.2.3 基于其中一层监测位移的积分位移修正方法 358
8.2.4 基于一阶模态频率及截止频率的积分位移修正方法 366
参考文献 384
第9章 地震极端情况下的紧急通信与烈度快速评定 387
9.1 E-Explorer应用构建 388
9.2 紧急通信 389
9.2.1 实现原理 389
9.2.2 震后灾区的紧急通信 392
9.2.3 紧急通信连接验证 394
9.2.4 通信距离实验验证 396
9.2.5 信息传输实验 397
9.3 烈度快速评定 401
9.3.1 传统地震损伤调查方法 401
9.3.2 智能手机烈度调查方法 402
9.3.3 问卷调查 403
9.3.4 图片采集 406
9.3.5 烈度评估 406
9.3.6 网站的建立 409
参考文献 411
第10章 公众参与智能手机监测平台 412
10.1 城市公共安全共享平台 412
10.1.1 城市公共安全系统框架 412
10.1.2 城市公共安全手机端及应用 414
10.1.3 城市公共安全网站平台 419
10.1.4 现场实验及结果分析 421
10.2 长城完整性共享平台 426
10.2.1 守望长城系统框架 426
10.2.2 守望长城手机端及应用 427
10.2.3 守望长城共享平台 429
参考文献 430
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