一种桥梁监测系统的制作方法

1.本发明涉及工程监测领域，具体而言，涉及一种桥梁监测系统。


背景技术：

2.桥梁作为交通系统的重要组成部分，在人们的日常出行中起着非常重要的作用，对交通运输的发展意义重大。然而桥梁在建造和使用过程中，由于受到环境、车辆、风、雨、雪等作用的影响，会导致结构各部分产生不同程度的损伤和劣化。如果不能及时对受损桥梁进行检测和维修，不仅影响行车安全，缩短桥梁使用寿命，还可能发生桥梁破坏和倒塌事故。因此，对桥梁的健康状况进行实时监测与评估非常重要。
3.现有的桥梁健康监测系统一般通过各类传感器或动态称重装置对桥梁进行实时监测并将监测数据上传至服务器，服务器根据监测得到的形变数据判断桥梁的安全状态。现有的技术方案的缺点在于：需要在桥梁各处设置传感器，使用的传感器数量多，当部分传感器工作异常时可能造成系统判断错误；所有传感器均需要向服务器上传数据，有服务器根据上传数据判断是否发生异常，因此，传感器上传的数据需要保持同步以保证服务器能够及时准确地对异常情况进行判断，然而在实际应用中，由于受到环境等因素的影响，有时多个传感器难以保持同步输出数据，造成数据处理与分析造较为不便且可能造成判断错误；此外，桥梁监测是一个长期的过程，传感器需要持续上传监测数据，传感器产生和上传的数据量较大，这造成了数据传输和存储的压力很大，浪费数据通讯和存储资源；最后，现有的桥梁健康监测系统一般仅对桥梁是否发生异常进行监测，没有提供帮助监测人员判断引起桥梁变形的具体原因(例如：车辆超载)的手段，因此，当异常情况由车辆违法行为引起时，现有系统无法向有关交通部门提供车辆违法的证据。
4.综上所述，本领域需要提供一种桥梁监测系统，其能够克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种桥梁监测系统，其能够解决现有技术存在的问题。本发明的目的通过以下技术方案得以实现。
6.本发明的一个实施方式提供了一种桥梁监测系统，其包括监测组件、标靶组件、拍摄组件和云平台，监测组件包括至少一个机器视觉监测单元，标靶组件包括至少一个标靶，标靶设置在桥梁的梁板下方，监测组件固定安装在桥梁上且设置在能够观测到标靶组件的全部标靶的位置上，拍摄组件设置在桥梁上方且拍摄组件对准位于标靶组件上方的桥梁上表面，云平台与机器视觉监测单元和拍摄组件远程连接，机器视觉监测单元监测到标靶的位移量超过预设的阈值时向云平台和拍摄组件发出异常通知，机器视觉监测单元生成位移量超过预设的阈值的标靶的位移曲线并将位移曲线上传至云平台，拍摄组件收到异常通知后将异常发生前后的桥梁及桥梁上行驶的车辆的视频并上传至云平台。
7.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中机器视觉监测单元还能够将位移量超过预设的阈值的标靶的数据和异常数据分析报告上传至云平台。
8.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中拍摄组件在收到异常通知时拍摄桥梁及桥梁上行驶的车辆的照片并上传至云平台。
9.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中监测组件包括多个机器视觉监测单元，标靶组件包括多个标靶，监测组件能够监测全部标靶，每个机器视觉监测单元能够监测多个标靶中的数个，不同的机器视觉监测单元能够监测不完全相同的多个标靶，当标靶的位移量超过预设的阈值时，监测该标靶的机器视觉监测单元发出异常通知并将发生异常的标靶的数据上传至云平台。
10.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中拍摄组件包括多个相机，拍摄组件拍摄标靶组件上方的桥梁上表面，每个相机拍摄多个标靶中的数个上方的桥梁上表面，不同的相机拍摄不完全相同的标靶的上方的桥梁上表面，当标靶的位移量超过预设的阈值时，监测该标靶的机器视觉监测单元向拍摄该标靶的上方的桥梁上表面的相机发出异常通知并将发生异常的标靶的数据上传至云平台，相机收到异常通知后拍摄桥梁及桥梁上行驶的车辆的照片和/或视频并上传至云平台。
11.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中当一个相机在预设的第一时间长度内多次收到异常通知时，相机拍摄且仅拍摄一次桥梁上表面的照片并上传至云平台。
12.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中相机持续拍摄桥梁及桥梁上行驶的车辆的视频并存储视频，相机中存储的视频在经过预设的第二时间长度后被删除，相机在接收到机器视觉监测单元的异常通知后截取收到异常通知前第三时间长度内的视频并拍摄收到异常通知后第三时间长度内的视频，相机将收到异常通知时刻前后第三时间长度内的视频上传至云平台。
13.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中第二时间长度大于两倍的第三时间长度。
14.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中拍摄组件自动识别异常发生时视频和/或照片中的车辆信息并将车辆信息上传至云平台。
15.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中监测组件的机器视觉监测单元通过局域网与监测组件以有线或无线的方式通信连接。
16.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中桥梁监测系统还包括供电组件，供电组件与机器视觉监测单元和拍摄组件电连接。
17.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中桥梁监测系统还包括客户端，客户端与云平台远程连接，监测人员能够通过客户端查看云平台上的数据、视频和图片。
18.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中标靶为红外线标靶，每个标靶均具有能够被机器视觉监测单元识别的唯一编号。
19.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中云平台与机器视觉监测单元和拍摄组件的远程连接为有线网络连接或通过3g、4g、5g或wifi的方式进行传输的无线网络连接。
20.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中客户端与云平台的远程连接为有线网络连接或通过3g、4g、5g或wifi的方式进行传输的无线网络连接。
21.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中桥梁监测系统还包括传感器，传感器安装在桥梁上，拍摄组件还对准位于传感器上方的桥梁上表面，传感器监测到超过预设的阈值的变形数据时向云平台和拍摄组件发出异常通知并将异常发生前后的监测数据上传至云平台，拍摄组件收到异常通知后拍摄桥梁及桥梁上行驶的车辆的照片和/或视频并上传至云平台。
22.根据本发明实施方式的桥梁监测系统的优点在于：机器视觉监测单元能在监测到异常后直接发出异常通知，无需上传数据后由云平台或服务器进行异常判断；使用传感器数量少，成本低，可靠性高；机器视觉监测单元和拍摄组件在同一个局域网中，机器视觉监测单元直接通知拍摄组件进行抓拍，保证了抓拍的实时性以及异常事件数据和图像/视频数据的同步传输，提升了数据上传的可靠性和完整性；仅在监测到异常时上传数据，数据传输量小，减小了数据传输和存储的压力；机器视觉监测单元能够对接收的监测数据进行分析，自动生成随时间变化的桥梁位移曲线等分析结果，有利于监测人员判断桥梁健康状态；能通过客户端查看和读取异常时刻的视频数据和和车辆信息分析结果，实现突发事件可追溯，保障桥梁及交通运行安全。
附图说明
23.通过参照以下附图对本技术非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
24.图1示出了根据本发明一个实施方式的桥梁监测系统的示意图。
25.图2示出了如图1所示的根据本发明一个实施方式的桥梁监测系统的机器视觉监测单元、标靶和相机之间的多对多关系的示意图。
26.标号和部件名称：1-监测组件，2-标靶组件，3-拍摄组件，4-云平台，5-客户端，6-供电组件，7-梁板，11-机器视觉监测单元，21-标靶，31-相机。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例说明本技术的具体实施方式，通过本说明书记载的内容，本领域技术人员可以清楚完整地了解本技术的技术方案、解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分。
28.需要说明的是，说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所记载的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本技术所揭示的技术内容涵盖的范围内。
29.所引用的如“第一”、“第二”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排它的包括；例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备并不是限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备所固有的其它步骤或单元。本技术所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非仅限定于物理的或者机械的连接，而是还可以包括直接或间接的电气连接。
30.图1示出了根据本发明一个实施方式的桥梁监测系统的示意图。图2示出了如图1所示的根据本发明一个实施方式的桥梁监测系统的机器视觉监测单元、标靶和相机之间的多对多关系的示意图。如图1-2所示，桥梁监测系统包括监测组件1、标靶组件2、拍摄组件3和云平台4，监测组件1包括至少一个机器视觉监测单元11，标靶组件2包括至少一个标靶21，标靶21设置在桥梁的梁板7下方，监测组件1固定安装在桥梁上且设置在能够观测到标靶组件2的全部标靶21的位置上，拍摄组件3设置在桥梁上方且拍摄组件3对准位于标靶组件2上方的桥梁上表面，云平台4与机器视觉监测单元11和拍摄组件3远程连接，机器视觉监测单元11监测到标靶21的位移量超过预设的阈值时向云平台4和拍摄组件3发出异常通知，机器视觉监测单元11生成位移量超过预设的阈值的标靶21的位移曲线并将位移曲线上传至云平台4，拍摄组件3收到异常通知后将异常发生前后的桥梁及桥梁上行驶的车辆的视频并上传至云平台4。
31.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，机器视觉监测单元11还能够生成其它关于位移量超过预设的阈值的标靶21的数据并上传至云平台4，其它关于位移量超过预设的阈值的标靶21的数据包括但不限于异常数据分析报告。
32.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中拍摄组件3在收到异常通知时拍摄桥梁及桥梁上行驶的车辆的照片并上传至云平台。拍摄组件3拍摄的照片的清晰度高于视频的清晰度，照片用于帮助监测人员确定在异常发生的特定时间点桥梁上的情况，高清晰度的照片也更加便于监测人员识别桥梁上车辆的车牌、车型、驾车人外貌等细节信息。
33.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中监测组件1包括多个机器视觉监测单元11，标靶组件2包括多个标靶21，监测组件1能够监测全部标靶21，每个机器视觉监测单元11能够监测多个标靶21中的数个，不同的机器视觉监测单元11能够监测不完全相同的多个标靶，当标靶21的位移量超过预设的阈值时，监测该标靶21的机器视觉监测单元11发出异常通知并将发生异常的标靶21的数据上传至云平台。机器视觉监测单元11与标靶21之间以“多对多”的方式相配合，拍摄组件3提供一定的冗余监测能力，降低因个别机器视觉监测单元11故障导致桥梁监测系统无法正常监测的几率。
34.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中拍摄组件3包括多个相机31，拍摄组件3拍摄标靶组件2上方的桥梁上表面，每个相机31拍摄多个标靶21中的数个上方的桥梁上表面，不同的相机31拍摄不完全相同的标靶21的上方的桥梁上表面，当标靶21的位移量超过预设的阈值时，监测该标靶21的机器视觉监测单元11向拍摄该标靶21的上方的桥梁上表面的相机31发出异常通知并将发生异常的标靶21的数据上传至云平台，相机31收到异常通知后拍摄桥梁及桥梁上行驶的车辆的照片和/或视频并上传至云平台。相机31与标靶21之间以“多对多”的方式相配合，为拍摄组件3提供一定的冗余拍摄能力，降低因个别相机31故障导致桥梁监测系统无法获得发生异常时的影像资料的几率。
35.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中当一个相机31在预设的第一时间长度内多次收到异常通知时，相机31拍摄且仅拍摄一次桥梁上表面的照片和/或视频并上传至云平台，从而避免照片和视频的重复上传，减小上传数据量和云平台存储空间的占用量。第一时间长度根据标靶21的设置密度、桥梁通行车辆密度等因素确定，优选地，第一时间长度为1秒。
36.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中相机31持续拍摄桥梁及桥梁上行驶的车辆的视频并存储视频，相机31中存储的视频在经过预设的第二时间长度后被删除，相机31在接收到机器视觉监测单元11的异常通知后截取收到异常通知前第三时间长度内的视频并拍摄收到异常通知后第三时间长度内的视频，相机31将收到异常通知时刻前后第三时间长度内的视频上传至云平台4。
37.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中第二时间长度大于两倍的第三时间长度。第二时间长度根据相机的存储能力确定，第三时间长度大于等于1分钟。
38.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中拍摄组件3自动识别异常发生时视频和/或照片中的车辆信息并将车辆信息上传至云平台4。车辆信息包括但不限于车辆牌照、车辆型号和/或车辆颜色等。
39.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中监测组件1的机器视觉监测单元11通过局域网与监测组件1以有线或无线的方式连。
40.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中桥梁监测系统还包括供电组件6，供电组件6与机器视觉监测单元11和拍摄组件3电连接。
41.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中桥梁监测系统还包括客户端5，客户端5与云平台4远程连接，监测人员能够通过客户端5查看云平台4上的数据、视频和图片。
42.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中标靶21为红外线标靶，每个标靶21均具有能够被机器视觉监测单元11识别的唯一编号。机器视觉监测单元11能够在夜晚以及下雨、下雪和雾霾等能见度较低的环境下监测标靶21的位移量并识别不同的标靶21。
43.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中云平台4与机器视觉监测单元11和拍摄组件3的远程连接为有线网络连接或通过3g、4g、5g或wifi的方式进行传输的无线网络连接。
44.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中客户端5与云平台4的远程连接为有线网络连接或通过3g、4g、5g或wifi的方式进行传输的无线网络连接。
45.根据本发明的上述一个实施方式提供的桥梁监测系统，其中桥梁监测系统还包括传感器(未释出)，传感器安装在桥梁上需要监测的部位，优选地，传感器设置在不适合机器视觉监测单元11进行监测的部位，例如：机器视觉监测单元11的拍摄视野被阻挡且需要监测的位置，拍摄组件3还对准位于传感器上方的桥梁上表面，传感器监测到超过预设的阈值的变形数据时向云平台4和拍摄组件3发出异常通知并将异常发生前后的监测数据上传至云平台4，拍摄组件3收到异常通知后拍摄桥梁及桥梁上行驶的车辆的照片和/或视频并上传至云平台4。传感器监测的变形数据包括但不限于裂缝宽度、倾角或震动加速度。
46.根据本发明实施方式的桥梁监测系统的优点在于：机器视觉监测单元能在监测到异常后直接发出异常通知，无需上传数据后由云平台或服务器进行异常判断；使用传感器数量少，成本低，可靠性高；机器视觉监测单元和拍摄组件在同一个局域网中，机器视觉监测单元直接通知拍摄组件进行抓拍，保证了抓拍的实时性以及异常事件数据和图像/视频数据的同步传输，提升了数据上传的可靠性和完整性；仅在监测到异常时上传数据，数据传
输量小，减小了数据传输和存储的压力；机器视觉监测单元能够对接收的监测数据进行分析，自动生成随时间变化的桥梁位移曲线等分析结果，有利于监测人员判断桥梁健康状态；能通过客户端查看和读取异常时刻的视频数据和和车辆信息分析结果，实现突发事件可追溯，保障桥梁及交通运行安全。
47.尽管已参考本技术的特定实施例描述并说明了本技术，但这些描述和说明并不是用于限制本技术。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效元件而不脱离如由权利要求限定的本技术的保护范围。归因于制造过程中的变量等等，本技术中的技术再现与实际设备之间可能存在区别。可存在未特定说明的本技术的其它实施例。应将说明书和图示视为说明性的，而非限制性的，可根据本技术的目的和精神做出修改，所有这些修改都在权利要求的保护范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，在不脱离本技术的启示的情况下，可重新组合、细分或排列这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并不限制本技术。