1.一种模型训练方法,其特征在于,包括:获取钢桥各个监测点的温度、应力、环境参数和交通载荷数据,并基于预处理后的温度、应力、环境参数和交通载荷数据进行有限元建模,识别主预测区和副预测区;基于预处理后的温度、应力、环境参数和交通载荷数据,建立基于动态图卷积DG与时间卷积网络TCN的服役钢桥结构温度场预测模型;采用贝叶斯算法调整和优化服役钢桥结构温度场预测模型的超参数组合,得到服役钢桥结构温度场预测模型;评估服役钢桥结构温度场预测模型是否满足工程性能指标,若否,则返回上一步重新调整服役钢桥结构温度场预测模型的超参数,直至满足工程性能指标,输出训练好的服役钢桥结构温度场预测模型;基于改进决定系数,对训练好的服役钢桥结构温度场预测模型进行测试,将测试通过的服役钢桥结构温度场预测模型作为目标服役钢桥结构温度场预测模型,用于服役钢桥结构的温度场预测;具体包括:将预处理后的温度、应力、环境参数和交通载荷数据按比例划分为训练集、测试集和验证集;将测试集数据输入到训练好的服役钢桥结构温度场预测模型中,得到对应的温度预测值;根据温度预测值与实时温度值计算改进决定系数;所述改进决定系数R²的计算公式为: ;其中, 为交通荷载影响权重, 为 时刻车辆密度, 为实时温度值, 为温度预测值, 为实时温度值的均值, 代表总时间;若 且预测温度次应力与真实温度次应力的应力偏差 时,其中, 为钢材的屈服强度,则服役钢桥结构温度场预测模型测试通过,将此时的模型作为目标服役钢桥结构温度场预测模型。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述服役钢桥结构温度场预测模型基于动态图卷积与时间卷积网络构建,包括动态图卷积模块、特征融合模块和时序特征提取模块;动态图卷积模块,用于提取服役钢桥结构温度场各监测点之间的动态空间关联特征;特征融合模块,用于利用LSTM网络将动态图卷积模块输出的动态空间关联特征与获取的多源数据进行融合;所述多源数据包括温度、应力、环境参数、交通荷载数据;时序特征提取模块,用于利用时间卷积网络提取融合后的特征向量的时序特征,得到钢桥的温度预测值。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述采用贝叶斯算法调整和优化服役钢桥结构温度场预测模型的超参数组合,得到训练好的服役钢桥结构温度场预测模型,包括:将训练集数据输入到服役钢桥结构温度场预测模型,学习多因素-温度场的耦合规律,拟合模型超参数,训练服役钢桥结构温度场预测模型;将验证集数据输入到训练后的服役钢桥结构温度场预测模型中,输出温度预测值;根据得到的温度预测值与验证集对应监测点的实时温度,计算基础均方误差损失和热传导损失项,确定模型总损失;基于模型总损失更新贝叶斯优化中的代理模型置信度;通过期望提升准则,选择下一组待评估的超参数空间中的超参数组合,直至满足预设的参数收敛条件,确定最优超参数组合;以最后一次优化后的最优超参数组合作为服役钢桥结构温度场预测模型的参数,输出训练好的服役钢桥结构温度场预测模型。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述将验证集数据输入到训练后的服役钢桥结构温度场预测模型中,输出温度预测值,包括:将钢桥的各个监测点作为动态图卷积网络的空间节点,通过动态图卷积网络提取温度场的动态空间关联特征;将温度、应力、气象、交通荷载数据和动态图卷积网络输出的动态空间关联特征作为LSTM模型的输入层数据,输出融合特征向量;将融合特征向量作为时间卷积网络的输入,利用时间卷积网络提取融合特征向量的时序特征,得到当前时间段的钢桥的温度预测值。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据得到的温度预测值与验证集对应监测点的实时温度,计算基础均方误差损失和热传导损失,确定模型总损失,包括:基于钢桥有限元建模的模拟结果,划分主预测区和副预测区,确定钢桥的温度预测区;采集处于温度预测区中对应监测点的实时温度,计算基础均方误差损失;结合交通荷载热源项与热传导理论,计算热传导损失;根据基础均方误差损失和热传导损失,得到模型总损失;所述模型总损失计算公式为: ;其中, 为模型总损失; 为热传导损失权重, 为基础均方误差损失, 为热传导损失。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,评估服役钢桥结构温度场预测模型是否满足工程性能指标,若否,则返回上一步重新调整服役钢桥结构温度场预测模型的超参数,直至满足工程性能指标,输出训练好的服役钢桥结构温度场预测模型,包括:将温度预测值和实时温度值的差值作为温度误差,判断温度误差是否小于等于2℃,若是,则进入下一步,否则,重新调整服役钢桥结构温度场预测模型的超参数;计算预测温度次应力与真实温度次应力的应力偏差,若应力偏差超过 ,则重新调整服役钢桥结构温度场预测模型的超参数,否则,输出满足工程性能指标的服役钢桥结构温度场预测模型。
7.一种钢桥温度场预测方法,其特征在于,所述方法包括:获取待预测的钢桥各个监测点的温度、应力、环境参数和交通载荷数据;将温度、应力、环境参数和交通载荷数据输入到目标服役钢桥结构温度场预测模型;所述目标服役钢桥结构温度场预测模型由如权利要求1-6任一项所述的方法得到;输出待预测的钢桥不同监测点、不同时间下的温度场预测值。
8.一种钢桥温度场预测装置,其特征在于,所述装置包括:数据获取模块,用于获取待预测的钢桥各个监测点的温度、应力、环境参数和交通载荷数据;预测模块,用于将温度、应力、环境参数和交通载荷数据输入到目标服役钢桥结构温度场预测模型;所述目标服役钢桥结构温度场预测模型由如权利要求1-6任一项所述的方法得到;输出模块,用于输出待预测的钢桥不同监测点、不同时间下的温度场预测值。