桥梁载重监测方法、装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及桥梁监测技术领域，特别涉及一种桥梁载重监测方法、装置及系统。
【背景技术】
[0002] 随着交通运输事业的蓬勃发展，公路交通流量的不断增多以及载重量的不断增 大，现有桥梁结构的承载能力和可靠性面临着严峻的考验，对于车辆荷载而言，其主要由车 重、轴重、轴距及车间距等多个参数影响着产生于桥梁结构中的效应；而对于桥梁结构，由 于荷载和抗力的内在相关性，其承载能力需满足车辆的构型、载重量、载重量在各轴上的分 配、车辆在桥上的位置以及桥梁跨径等方面的要求。车辆拥挤堵塞，许多桥梁上车辆前后间 距仅3. 0~5. 0m，造成桥梁损坏加剧，形成恶性循环，车辆及行人的安全受到威胁。更为严 重的是，由此引发的桥梁垮塌事故令人触目惊心。
[0003] 对于小跨径桥梁，由于车辆间距不可能无限缩短的缘故，桥梁最大荷载效应一般 由单车车重控制或单车轴载控制，目前多采用控制单车车重上限或单车轴载上限实现桥梁 安全监测，但无法对中等跨径和大跨径桥梁进行桥梁安全监测。
[0004] 对于中等跨径和大跨径桥梁，桥梁结构的最大荷载效应往往是在车辆拥堵情况下 产生的，其主要原因是由于车辆在拥堵状态下，车辆间距小、桥梁上行驶车辆较多所致；传 统的方法是运用传感器与通信技术，适时地或定期地采集桥梁的工作参数，由计算机根据 桥梁的设计参数结合桥梁健康检测指标对采集的参数进行识别、加工和分析，给出桥梁的 荷载分布，为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。由于大跨度桥梁具有结构形式复 杂、跨度大、所处环境恶劣等特点，给桥梁车辆动态荷载分布检测带来很多弊端，如所需传 感器数量较多、成本较高，且干扰信号容易对传感器造成影响，布线易混乱，布置和维护设 备工作量较大，实时性较差等。
[0005] 现有技术中还存在利用全景摄像机的拼接技术对大跨度桥梁的检测方法，该检测 方法通过检测和跟踪整个桥面上的车辆，从而实现车辆与重量的跟踪匹配。但该检测方法 仅依靠视频作为识别因素，匹配因素单一，过于依赖视频识别系统，在夜间或光线环境较差 时容易出现跟踪失败，同时该检测方法需要在桥梁上安装大量的全景摄像机，数据处理难 度大，造价较高。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一 种桥梁载重监测方法、装置及系统。
[0007] 依据本发明的一个方面，提供了一种桥梁载重监测方法，所述方法包括：
[0008] S1 :实时获取待监测桥梁的上桥端车辆的车重及特征信息和下桥端车辆的特征信 息；
[0009] S2 :根据所述特征信息将所述下桥端车辆与所述上桥端车辆进行匹配；
[0010] S3 :获取未匹配成功的上桥端车辆的车重总和，并将所述车重总和作为所述待监 测桥梁的桥梁载重。
[0011] 其中，步骤S2具体包括：
[0012] S201:计算所述下桥端车辆的特征信息和当前上桥端车辆的特征信息之间的特征 偏差，所述特征信息包括：轴重、轴组重、轴数、车牌、车长、车高、车宽和三维轮廓中的至少 一项；
[0013] S202 :根据所述特征偏差计算相似性评价指标；
[0014] S203 :将所述相似性评价指标与相似性评价阈值进行比较，若小于，则认定为匹配 成功，并执行步骤S3,否则认定为匹配不成功，并执行步骤S204 ;
[0015] S204:将未被选中过的上桥端车辆作为新的当前上桥端车辆，并返回步骤S201， 直至所有上桥端车辆均被选中过。
[0016] 其中，步骤S3之后，还包括：
[0017] S4:判断所述桥梁载重是否处于危险载荷范围，若所述桥梁载重处于所述危险载 荷范围内，则输出预警信息；
[0018] 步骤S3和步骤S4之间，还包括：
[0019] 统计预设时间内的匹配成功车辆的平均时间，若所述上桥端车辆的存在时间与所 述平均时间得到的比值超过了预设值，则将该上桥端车辆的重量从所述桥梁载重中清除；
[0020] 或，
[0021] 步骤S4中，输出预警信息之前，还包括：
[0022] 统计预设时间内的匹配成功车辆的平均时间，若所述上桥端车辆的存在时间与所 述平均时间得到的差值超过了预设值，则将该上桥端车辆的重量从所述桥梁载重中清除；
[0023] 判断所述桥梁载重是否处于危险载荷范围，若所述桥梁载重仍处于所述危险载荷 范围内，则执行输出预警信息。
[0024] 其中，步骤S1具体包括：
[0025] 实时获取待监测桥梁的上桥端车辆的车重及特征信息和下桥端车辆的车重及特 征信息；
[0026] 相应地，步骤S2具体包括：
[0027] 将所述车重及特征信息作为新的特征信息，根据所述新的特征信息对所述下桥端 车辆与所述上桥端车辆进行匹配。
[0028] 根据本发明的另一方面，提供了一种桥梁载重监测装置，所述装置包括：
[0029] 信息获取模块，用于实时获取待监测桥梁的上桥端车辆的车重及特征信息和下桥 端车辆的特征信息；
[0030] 信息匹配模块，用于根据所述特征信息将所述下桥端车辆与所述上桥端车辆进行 匹配；
[0031] 载重计算模块，用于获取未匹配成功的上桥端车辆的车重总和，并将所述车重总 和作为所述待监测桥梁的桥梁载重。
[0032] 其中，所述信息匹配模块具体包括：
[0033] 偏差计算子模块，用于计算所述下桥端车辆的特征信息和当前上桥端车辆的特征 信息之间的特征偏差，所述特征信息包括：轴重、轴组重、轴数、车牌、车长、车高、车宽和三 维轮廓中的至少一项；
[0034] 指标计算子模块，用于根据所述特征偏差计算相似性评价指标；
[0035]阈值比较子模块，用于将所述相似性评价指标与相似性评价阈值进行比较，若小 于，则认定为匹配成功，否则认定为匹配不成功；
[0036] 车辆选择子模块，用于将未被选中过的上桥端车辆作为新的当前上桥端车辆，直 至所有上桥端车辆均被选中过。
[0037] 其中，所述装置还包括：
[0038] 危险预警模块，用于判断所述桥梁载重是否处于危险载荷范围，若所述桥梁载重 处于所述危险载荷范围内，则输出预警信息；
[0039] 所述装置还包括：
[0040] 载重清除模块，用于统计预设时间内的匹配成功车辆的平均时间，若所述上桥端 车辆的存在时间与所述平均时间得到的比值超过了预设值，则将该上桥端车辆的重量从所 述桥梁载重中清除；
[0041]或，
[0042] 所述危险预警模块，还用于统计预设时间内的匹配成功车辆的平均时间，若所述 上桥端车辆的存在时间与所述平均时间得到的比值超过了预设值，则将该上桥端车辆的重 量从所述桥梁载重中清除；判断所述桥梁载重是否处于危险载荷范围，若所述桥梁载重仍 处于所述危险载荷范围内，则执行输出预警信息。
[0043] 其中，所述信息获取模块，还用于实时获取待监测桥梁的上桥端车辆的车重及特 征信息和下桥端车辆的车重及特征信息；
[0044] 相应地，所述信息匹配模块，还用于将所述车重及特征信息作为新的特征信息，根 据所述新的特征信息对所述下桥端车辆与所述上桥端车辆进行匹配。
[0045] 根据本发明的另一方面，提供了一种桥梁载重监测系统，所述系统包括：设于待监 测桥梁的上桥端的第一动态称重平台、第一车牌识别相机和第一车辆检测器、设于所述待 检测桥梁的下桥端的第二车牌识别相机和第二车辆检测器、及所述的装置，所述第一动态 称重平台、第一车牌识别相机、第一车辆检测器、第二车牌识别相机和第二车辆检测器均与 所述装置连接。
[0046] 其中，所述系统还包括：设于所述待检测桥梁的下桥端的第二动态称重平台，所述 第二动态称重平台与所述装置连接；
[0047]和 / 或，
[0048] 所述系统还包括：警示单元，所述警示单元与所述装置连接。
[0049] 本发明通过获取上桥端车辆的车重及特征信息和下桥端车辆的特征信息，将下桥 端车辆与上桥端车辆进行匹配，将未匹配成功的上桥端车辆的车重总和作为所述待监测桥 梁的桥梁载重，便捷地实现了对桥梁载重的监测，实现只需要设置几个较为简单的设备，实 现简单，成本低廉，并且采用近距离特征采集，使得匹配的精度高，从而保证了桥梁载重的 监测精度。
【附图说明】
[0050] 图1是本发明一种实施方式的桥梁载重监测方法的流程图；
[0051] 图2是本发明一种实施方式的桥梁载重监测装置的结构框图；
[0052] 图3是本发明一种实施方式的桥梁载重监测系统的结构框图；
[0053] 图4是图3中的车辆检测器的侧视图；
[0054] 图5是图3中的车辆检测器的正视图；
[0055] 图6是图3中的动态称重平台的示意图；
[0056] 图7是图3中的警示单元的结构示意图；
[0057] 图8是本发明另一