Tổng hợp lại các kết quả huấn luyện có được Bảng 4. 14:
Bảng 4. 14: Kết quả độ chính xác huấn luyện mạng
Phương chuyển dịch R2 MSE (m2)
X 0.962 5x10-7
Y 0.995 4x10-7
Z 0.997 5x10-6
Qua Bảng 4. 14 có thể thấy sai số MSE của phương X, Y, Z đều rất nhỏ, gần bằng 0. Điều đó thể hiện kết quả huấn luyện mạng rất tốt. Sau quá trình huấn luyện mạng có thể thấy hệ số hồi quy của cả ba phương đều rất lớn, đặc biệt là hệ số hồi
quy của phương Y, Z gần bằng 1. Từ đó cho thấy, mơ hình chuyển dịch theo ba phương được xây dựng từ các yếu tố nhiệt độ, hoạt tải, chuyển dịch của các đỉnh tháp cầu là chính xác và đáng tin cậy.
Sau khi huấn luyện mạng có được trọng số và ngưỡng theo phương X, Y, Z:
Phương X: Trọng số lớp ẩn: 𝑊𝑇 = [ −2.9355 −0.1845 3.0014 −3.2497 … 0.1473 1.8691 −0.0612 2.4751 2.6838 0.4141 … 2.1719 0.9400 1.0379 2.2898 0.4814 0.4820 … −0.6246 −1.8653 1.0829 0.8322 −2.4445 1.5391 … −2.2626 −1.8185 ] 4𝑥30 Ngưỡng kích hoạt lớp ẩn: 𝐵1𝑇 = [3.2999 3.500 −4.4174 2.9567 … 3.2248 3.1186]1𝑥30 Trọng số lớp ra: 𝑉 = [−0.2355 −1.1009 1.7707 −1.5707 … 0.1621 0.6438]1𝑥30
Ngưỡng kích hoạt lớp ra:
𝐵2𝑇 = [0.1613] Phương Y: Ngưỡng kích hoạt lớp ẩn: 𝐵1𝑇 = [−3.5063 −2.4820 −0.7526 −0.3768 −0.8813 −1.8521 0.4194]1𝑥7 Trọng số lớp ẩn: 𝑊𝑇 = [ −1.2583 −0.4508 −1.2086 −2.1455 −0.7824 −2.4825 −0.8115 0.7410 −1.0385 1.3692 1.3854 0.1174 0.2104 −0.0599 0.7111 −0.2555 −0.6287 −2.1547 −0.1618 −1.1928 −0.8146 1.1636 1.0461 1.6890 2.0410 0.35686 4.4287 0.2117 −0.6813 −0.0366 −0.8117 −0.0703 1.6325 −1.0215 0.9722 0.3284 0.5420 0.7910 −0.2564 0.1289 0.40592 −0.3261 −0.1349 1.0762 0.0393 −0.3973 0.3769 −0.4171 −0.1063 0.6150 −2.0099 −0.2542 −0.8157 −0.0561 −0.9933 −0.4460 −2.3957 0.1310 −1.5342 1.0592 −0.3055 0.0308 0.8566 ]9𝑥7 Trọng số lớp ra: 𝑉 = [−1.6734 0.77835 −1.6423 1.2891 1.651 −1.4977 −2.0832]1𝑥7
Ngưỡng kích hoạt lớp ra:
𝐵2𝑇 = [0.0339] Phương Z: Trọng số lớp ẩn: 𝑊 = [ −2.9683 3.4614 2.8799 −0.26959 −5.2133 −0.7497 −0.1096 −3.1879 3.6194 2.9451 0.0976 −5.4544 −0.9238 −0.0711 0.1660 0.2474 0.8618 −0.3852 0.0011 −0.2066 0.3399 ]
Ngưỡng kích hoạt lớp ẩn:
𝐵1𝑇 = [1.4112 1.5136 2.1341 1.929]1𝑥4
Trọng số lớp ra:
𝑉 = [−4.3066 4.2226 −9.9702 2.3848]1𝑥4
Ngưỡng kích hoạt lớp ra:
𝐵2𝑇 = [7.1567]
c. Xây dựng mơ hình chuyển dịch cầu dây văng
Sử dụng phương pháp ANN để xây dựng mơ hình chuyển dịch của điểm giữa nhịp chính cầu dây văng theo phương X, Y, Z trong 01 ngày với các số liệu đầu vào tương ứng là nhiệt độ khơng khí, hoạt tải phương tiện giao thơng, chuyển dịch của đỉnh tháp Bắc, tháp Nam. Kết quả đầu ra là các giá trị của mơ hình chuyển dịch điểm giữa nhịp chính theo cả 3 phương.
Kết quả mơ hình chuyển dịch điểm giữa nhịp chính cầu dây văng theo phương X, trong 01 ngày được thể hiện trên Bảng 4. 15.
Phương X:
Bảng 4. 15: Kết quả lập mơ hình chuyển dịch theo phương X điểm giữa nhịp chính
STT Kết quả Độ lệch
(m) STT
Kết quả Độ lệch (m) Mơ hình (m) Đo (m) Độ lệch (m) Đo (m)
1 275.317 275.318 0.001 129 275.317 275.316 -0.001 2 275.316 275.318 0.002 130 275.316 275.316 0.000 3 275.316 275.317 0.001 131 275.316 275.316 0.000 4 275.316 275.317 0.001 132 275.316 275.316 0.000 5 275.315 275.317 0.002 133 275.315 275.316 0.001 6 275.315 275.317 0.002 134 275.315 275.316 0.001 7 275.315 275.317 0.002 135 275.315 275.316 0.001 8 275.315 275.317 0.002 136 275.315 275.316 0.001 9 275.315 275.316 0.001 137 275.315 275.316 0.001 10 275.315 275.316 0.001 138 275.315 275.316 0.001 11 275.315 275.315 0.000 139 275.315 275.316 0.001 12 275.315 275.315 0.000 140 275.315 275.316 0.001 … … … … 144 275.317 275.316 -0.001
Hình 4. 14: Kết quả xây dựng mơ hình chuyển dịch phương X điểm giữa nhịp chính
Từ Bảng 4.15 và Hình 4.14 thấy rằng kết quả mơ hình chuyển dịch bám sát kết quả đo GNSS - RTK, độ lệch giữa kết quả mơ hình chuyển dịch và kết quả đo khá nhỏ, giá trị chênh lệch lớn nhất bằng -5mm.
Phương Y
Bảng 4. 16: Kết quả lập mơ hình chuyển dịch theo phương Y điểm giữa nhịp chính
STT Kết quả Độ lệch
(m) STT
Kết quả Độ lệch (m)
Mơ hình (m) Đo (m) Mơ hình (m) Đo (m)
1 12.299 12.298 -0.001 129 12.299 12.300 0.001 2 12.299 12.298 -0.001 130 12.299 12.300 0.001 3 12.299 12.299 0.000 131 12.299 12.300 0.001 4 12.299 12.299 0.000 132 12.299 12.300 0.001 5 12.299 12.299 0.000 133 12.299 12.300 0.001 6 12.299 12.299 0.000 134 12.299 12.300 0.001 7 12.299 12.299 0.000 135 12.299 12.300 0.001 8 12.299 12.300 0.001 136 12.299 12.301 0.002 9 12.299 12.300 0.001 137 12.299 12.301 0.002 10 12.299 12.300 0.001 138 12.299 12.301 0.002 11 12.299 12.300 0.001 139 12.299 12.301 0.002 12 12.299 12.300 0.001 140 12.299 12.301 0.002 … … … … 144 12.299 12.300 0.001
Hình 4. 15: Kết quả xây dựng mơ hình chuyển dịch phương Y điểm giữa nhịp chính
Từ Bảng 4. 16 và Hình 4. 15 có thể thấy phương pháp ANN có khả năng mơ hình hóa các mối quan hệ đầu vào là nhiệt độ, ứng suất, chuyển dịch của các điểm đỉnh tháp cầu và đầu ra là chuyển dịch điểm giữa nhịp chính theo phương Y.
Phương Z
Bảng 4. 17: Kết quả lập mơ hình chuyển dịch theo phương Z điểm giữa nhịp chính
STT Kết quả Độ lệch
(m) STT
Kết quả Độ lệch (m)
Mơ hình (m) Đo (m) Mơ hình (m) Đo (m)
1 42.641 42.643 0.002 129 42.641 42.639 -0.002 2 42.642 42.643 0.001 130 42.642 42.640 -0.002 3 42.642 42.643 0.001 131 42.642 42.640 -0.002 4 42.642 42.643 0.001 132 42.642 42.640 -0.002 5 42.643 42.643 0.000 133 42.643 42.640 -0.003 6 42.642 42.644 0.002 134 42.642 42.640 -0.002 7 42.642 42.644 0.002 135 42.642 42.640 -0.002 8 42.642 42.645 0.003 136 42.642 42.640 -0.002 9 42.642 42.645 0.003 137 42.642 42.640 -0.002 10 42.641 42.644 0.003 138 42.641 42.640 -0.001 11 42.640 42.644 0.004 139 42.640 42.641 0.001 … … … … 144 42.643 42.641 -0.002
Hình 4. 16: Kết quả xây dựng mơ hình chuyển dịch phương Z điểm giữa nhịp chính
Với Bảng 4. 17 và Hình 4. 16 có thể thấy rằng các yếu tố đầu vào của q trình huấn luyện ANN có thể giải thích được sự chuyển dịch của điểm giữa nhịp chính cầu dây văng.
4.4.3. Đánh giá độ chính xác mơ hình chuyển dịch cầu dây văng
Các giá trị của mơ hình chuyển dịch điểm giữa nhịp chính theo cả 3 phương tính được bằng ANN sẽ được so sánh với giá trị thực tế (được coi là giá trị thực, là các giá trị GNSS đo được). Sau đó, tiến hành xác định độ chính xác của ANN thơng qua sai số trung phương lập mơ hình chuyển dịch RMSE. Từ đó đưa ra những kết luận về độ chính xác phương pháp ANN trong chuyển dịch cầu. Sai số (RMSE) của điểm giữa nhịp chính cầu Cần Thơ theo phương X, Y, Z được thể hiện trên Bảng 4. 18.
Bảng 4. 18: Kết quả sai số trung phương trong xây dựng mơ hình chuyển dịch cầu
Phương X Y Z
RMSE (m) ±0.002 ±0.002 ±0.003
Trong Bảng 4.18 sai số trung phương khi xây dựng mơ hình chuyển dịch điểm giữa nhịp chính cầu theo cả 3 phương là rất nhỏ. Như vậy, hồn tồn có thể sử dụng phương pháp ANN để lập mơ hình chuyển dịch của cầu dây văng dựa trên các yếu tố của tải trọng động như nhiệt độ khơng khí, hoạt tải của các phương tiện giao thông, chuyển dịch của các điểm đỉnh tháp Bắc, tháp Nam.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
Qua kết quả tính tốn thực nghiệm trong chương 4 có thể thấy như sau:
- Đối với cầu có kết cấu cứng thì việc sử dụng sơ đồ hướng chuẩn tổng quát và ứng dụng nguyên lý số bình phương nhỏ nhất để xử lý số liệu đo hướng chuẩn với sơ đồ này giúp cho quá trình quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình cầu được thuận tiện, linh hoạt.
- Đối với cầu dây văng thì độ chính xác của phương pháp GNSS - RTK trong quan trắc chuyển dịch theo phương đứng cầu hoàn toàn đảm bảo với sai số trung phương trong đo đạc nhỏ hơn ±10mm.
- Trong cầu dây văng, mơ hình chuyển dịch cơng trình cầu theo cả 3 phương X, Y, Z tại điểm giữa nhịp chính được xây dựng bằng phương pháp mạng nơ-ron nhân tạo truyền thẳng nhiều lớp với thuật toán lan truyền ngược đạt được độ chính xác, độ tin cậy cao.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Để nâng cao hiệu quả trong quan trắc chuyển dịch cơng trình cầu mà chủ yếu là nâng cao độ chính xác, nội dung nghiên cứu của luận án có những kết luận như sau:
- Ứng dụng sơ đồ hướng chuẩn tổng quát và xử lý số liệu đo theo sơ đồ này bằng nguyên lý số bình phương nhỏ nhất như đề xuất trong luận án cho phép nâng cao độ chính xác của phương pháp hướng chuẩn đồng thời ứng dụng phương pháp này giúp cho việc đo đạc được thuận lợi, linh hoạt khi quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình cầu có kết cấu cứng.
- Từ kết quả nghiên cứu lý thuyết và tính tốn thực nghiệm cho thấy phương pháp GNSS - RTK hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu độ chính xác trong quan trắc chuyển dịch cầu dây văng theo phương đứng, số liệu quan trắc chuyển dịch theo phương Z có đủ độ tin cậy cho xử lý, phân tích, đánh giá, dự báo chuyển dịch cầu trong quá trình khai thác sử dụng.
- Mối quan hệ tương quan giữa ứng suất và chuyển dịch điểm giữa nhịp theo cả 3 phương nhất là phương Y, phương Z được xác định trong luận án từ đó xác định phương tiện giao thông đang lưu thông trên cầu một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra chuyển dịch của điểm giữa nhịp chính theo phương Y và phương Z. Đó cũng là một những đầu vào quan trọng của quá trình huấn luyện ANN trong xây dựng mơ hình chuyển dịch cầu dây văng.
- Do có độ chính xác, độ tin cậy cao (R2 lớnhơn 0.962, sai số RMSE nhỏ hơn
±0.003m) nên phương pháp mạng nơ-ron truyền thẳng nhiều lớp với thuật tốn lan
truyền ngược có thể được áp dụng để xây dựng mơ hình q trình chuyển dịch liên tục của cầu dây văng dưới tác động của nhiệt độ, hoạt tải của các phương tiện giao thông, chuyển dịch của các đỉnh tháp cầu.
2. KIẾN NGHỊ
- Triển khai ứng dụng rộng rãi phương pháp hướng chuẩn có sơ đồ đo tổng quát trong quan trắc chuyển dịch ngang cầu cứng tại Việt Nam.
- Tiếp tục nghiên cứu xử lý số liệu quan trắc chuyển dịch cầu dây văng, trong đó có nghiên cứu sâu vấn đề lọc nhiễu số liệu GNSS - RTK nhằm cung cấp các số liệu tin cậy cho việc phân tích chuyển dịch cầu.
- Kiến nghị các cơ quan ban ngành sớm có các văn bản pháp quy quy định yêu cầu độ chính xác, việc lựa chọn chủng loại, số lượng thiết bị, cách thức thiết kế, lắp đặt máy móc, phương pháp đo, xử lý, tính tốn, phân tích số liệu đo chuyển dịch cầu.
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
1. H. L. T. Ho, H. V. Le, L. T. Nguyen, (2017), “A Study on Accuracy Evaluation
of GPS Vertical Monitoring Outcomes on Main Span of Can Tho Bridge,
Vietnam”, The 8th International Conference on Structural Health Monitoring of
Intelligent Infrastructure Brisbane, Australia, pp. 60-67.
2. Thuy Linh Nguyen, Van Hien Le, Minh Ngoc Le, Duc Cong Tran, (2018),
“Accuracy assessment of displacement measurements of cable-stayed bridge
using GPS-RTK technology”, International Conference on Sustainability in
Civil Engineering, Hanoi, Vietnam, pp.351-354.
3. Trần Khánh, Nguyễn Thùy Linh, Nguyễn Kim Thanh, (2018), “Ứng dụng
phương pháp hướng chuẩn quan trắc chuyển dịch ngang cầu Chương Dương”,
Hội nghị Toàn quốc Khoa học Trái đất và Tài nguyên với Phát triển bền vững, Hà Nội, tr. 22-28.
4. Nguyễn Thùy Linh, Hồ Thị Lan Hương, Lê Văn Hiến, Lê Đức Hải, (2018),
“Nghiên cứu đánh giá độ chính xác số liệu quan trắc chuyển dịch cầu dây văng theo phương đứng bằng kỹ thuật đo GPS – RTK”, Tạp chí Khoa học Giao thơng
Vận tải, số 67, tr. 41-48.
5. Nguyễn Thùy Linh, Hồ Thị Lan Hương, Lê Văn Hiến, Lê Đức Hải, (2018),
Nghiên cứu phương pháp đánh giá và xử lý số liệu quan trắc chuyển dịch cầu dây văng bằng GPS – RTK theo phương đứng, Báo cáo tổng kết đề tài NCKH
cấp cơ sở, Mã T2018-CT-043, Trường Đại học Giao thông Vận tải.
6. Nguyễn Thùy Linh, Hồ Thị Lan Hương, Nguyễn Hữu Hưng (2019), “Nghiên
cứu ứng dụng trí tuệ nhân tạo xâydựng mơ hình dự báo chuyển dịch theo phương đứng cầu dây văng”, Tạp chí Giao thơng Vận tải, tháng 12/2019, tr. 72-77.
7. Thuy Linh Nguyen, Huu Hung Nguyen, (2020), “Application of Artificial
Neural Network for recovering GPS - RTK data in the monitoring of cable -
Structure Select proceedings of SHM&ES 2020, Lecture Notes in Civil Engineering, ISBN 978-981-16-0945-9, pp. 63-76.
8. Tinh Duc Le, Hien Van Le, Linh Thuy Nguyen, Thanh Kim Thi Nguyen, Duy
Tien Le, (2020), “Application of correlation and regression analysis between GPS – RTK and environmental data in processing the monitoring data of cable – stayed”, Journal of Mining and Earth Sciences, 6(61), pp. 59-72.
9. Nguyễn Thùy Linh, Hồ Thị Lan Hương, Nguyễn Hữu Hưng, Lê Văn Hiến,
(2021), “Nghiên cứu ứng dụng mạng nơ - ron để khôi phục số liệu GNSS trong quan trắc chuyển vị cầu dây văng”, Tạp chí Giao thơng Vận tải, tháng 11/2021, tr 67-71.
10. Nguyễn Thùy Linh, Hồ Thị Lan Hương, Nguyễn Hữu Hưng, Lê Văn Hiến, ,
(2021), Nghiên cứu ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để khơi phục số liệu GPS -
RTK trong quan trắc chuyển vị cơng trình cầu dây văng tại Việt Nam, Báo cáo
tổng kết đề tài NCKH cấp cơ sở, Mã T2021-CT-033, Trường Đại học Giao thông Vận tải.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tiếng Việt
1. Đặng Văn Cơng Bằng (2012), Khảo sát độ chính xác phương đứng của kỹ thuật
đo động GPS, Bộ môn Địa tin học, Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Đại học Bách
khoa, Tp. Hồ Chí Minh, Việt Nam.
2. Lương Minh Chính (2015), Các phương pháp quan trắc và xác định chuyển
dịch trụ tháp cầu dây văng của hệ thống quan trắc cơng trình cầu, Tạp chí Khoa
học Kỹ thuật Thủy lợi & Mơi trường, Số 48.
3. Phạm Hữu Đức Dục (2009), Mạng nơron và ứng dụng trong điều khiển tự động,
NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội.
4. Hoàng Ngọc Hà, Trương Quang Hiếu (1999), Cơ sở toán học xử lý số liệu trắc
địa, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội.
5. Trần Thu Hằng, Nguyễn Viết Trung (2015), Phân tích ứng xử động lực học của
cầu dây văng và thiết bị giảm chấn, NXB Xây dựng, Hà Nội.
6. Huỳnh Thái Hồng, Hệ thống điều khiển thơng minh (2014), NXB Quốc gia
Đại học Thành phố Hồ Chí Minh.
7. Huang Sheng Xiang, Yin Hui, Jiang Zheng, Phan Văn Hiến, Phạm Quốc Khánh
(biên dịch), Dương Vân Phong (hiệu đính) (2012), Xử lý số liệu, quan trắc biến
dạng, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
8. Hồ Thị Lan Hương (2013), Nghiên cứu đánh giá độ chính xác cơng nghệ GPS
trong hệ thống quan trắc cầu dây, Tạp chí kỹ thuật xây dựng cơng trình giao
thơng và địa kỹ thuật, số đặc biệt 40 năm hợp tác Việt Nam – Nhật Bản.
9. Hồ Thị Lan Hương, Lê Văn Hiến (2017), Nghiên cứu sự tương quan giữa gió,
nhiệt độ và chuyển dịch của một số vị trí trên cầu Cần Thơ, Tạp chí Khoa học
Giao thơng Vận tải, số 54.
10. Hồ Thị Lan Hương, Lê Văn Hiến (2017), Xây dựng mơ hình dự đốn chuyển
dịch của dầm chủ tại mặt cắt giữa nhịp chính cầu cần Thơ từ số liệu quan trắc thơng qua bài tốn hồi quy, Tạp chí Khoa học Giao thơng Vận tải, số 55.
11. Hồ Thị Lan Hương, Hồ Thị Hoài (2012), Đánh giá tình hình ứng dụng hệ thống
quan trắc cầu dây văng và cầu dây võng ở Việt Nam, Hội thảo Khoa học Quốc
tế Công nghệ Địa tin học trong quản lý cơ sở hạ tầng, Trường Đại học Giao thông Vận tải.
12. Phạm Quốc Khánh, Nguyễn Văn Mạnh (2019), Nghiên cứu ứng dụng mạng
thần kinh nhân tạo dự báo độ lún cơng trình thủy điện, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ Địa chất, Tập 60 Kỳ 4 tr 59-66.
13. Trần Khánh (2002), Thành lập lưới khống chế trong quan trắc chuyển dịch
ngang bằng phương pháp hướng chuẩn, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị khoa học
lần thứ 15, Đại học Mỏ Địa chất.
14. Trần Khánh, Hồ Thị Lan Hương (2007), Nghiên cứu thuật toán xử lý số liệu đo
hướng chuẩn, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ Địa chất, 20.
15. Trần Khánh, Nguyễn Quang Phúc (2010), Quan trắc chuyển dịch và biến dạng
cơng trình, NXB Giao thơng Vận tải.
16. Trần Khánh, Nguyễn Thùy Linh, Nguyễn Kim Thanh, (2018), Ứng dụng phương
pháp hướng chuẩn quan trắc chuyển dịch ngang cầu Chương Dương, Hội nghị