桥梁综合变形监测系统及方法与流程

本发明涉及桥梁监测，尤其涉及桥梁综合变形监测系统及方法。

背景技术：

1、桥梁作为陆路交通的重要连接枢纽，车流和人流量较多，尤其是铁路桥梁，监测环境复杂，卫星信号易受桥梁监测环境的干扰，造成可观测卫星数变少以及动态多路径效应，在实时定位模式下定位精度低；目前的桥梁监测装置可以有gnss监测系统：利用该技术，在易于安装的地方监测该部位的变形。挠度仪：该仪器一般安装桥梁中跨内部，用于专门监测桥梁中跨在桥梁中轴线的垂直方向的变形。位移传感器：安装在桥梁轨道上面，以及桥梁两端，用于监测高铁桥梁轨道板的位移情况和桥梁在纵向的伸缩情况。但是这样测量的变形量也存在误差。以上因素降低桥梁变形序列的精度和可靠性。

2、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种桥梁综合变形监测系统及方法，旨在解决现有技术桥梁及周边地区的变形监测精度低的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种桥梁综合变形监测系统，所述桥梁综合变形监测系统包括：

3、北斗监测模块、地基雷达干涉监测模块、星载沉降监测模块和信息处理模块，所述北斗监测模块、所述地基雷达干涉监测模块和所述星载沉降监测模块分别与所述信息处理模块连接；

4、所述北斗监测模块，用于获取北斗卫星数据，根据所述北斗卫星数据确定待监测桥梁的目标部位定位信息，并将所述目标部位定位信息发送到所述信息处理模块；

5、所述地基雷达干涉监测模块，用于采集桥梁形变数据，根据所述桥梁形变数据确定所述待监测桥梁的变形时间序列信息，并将所述变形时间序列信息发送到所述信息处理模块；

6、所述星载沉降监测模块，用于获取所述待监测桥梁的星载数据，根据所述星载数据确定地理形变图信息，并将所述地理形变图信息发送到所述信息处理模块；

7、所述信息处理模块，用于根据所述目标部位定位信息、所述变形时间序列信息和所述地理形变图信息确定所述待监测桥梁的变形沉降监测信息。

8、可选地，所述北斗监测模块，包括：信号接收模块、定位解算模块和无线通讯模块；

9、所述信号接收模块，用于获取北斗卫星的北斗卫星数据；

10、所述定位解算模块，用于根据所述北斗卫星数据计算得到待监测桥梁的目标部位定位信息；

11、所述无线通讯模块，用于将所述目标部位定位信息发送到所述信息处理模块。

12、可选地，所述定位解算模块，还用于根据所述北斗卫星数据确定多个监测点；

13、根据计算各监测点的监测点坐标信息；

14、根据所述监测点坐标信息得到所述待监测桥梁的目标部位定位信息。

15、可选地，所述地基雷达干涉监测模块，还用于通过监测设备采集桥梁形变数据；

16、获取参考时间基准；

17、根据所述参考时间基准对所述桥梁形变数据进行预处理，得到变形时间序列信息；

18、将所述变形时间序列信息发送到所述信息处理模块。

19、可选地，所述地基雷达干涉监测模块，还用于对所述桥梁形变数据进行加窗处理和聚焦处理，得到处理形变数据；

20、对所述处理形变数据进行差分处理和去噪处理，得到各监测点的形变时间序列；

21、根据各监测点的形变时间序列和所述参考时间基准确定变形时间序列信息。

22、可选地，所述星载沉降监测模块，还用于获取所述待监测桥梁的星载数据；

23、对所述星载数据进行影像配准和重采样，得到星载影像数据；

24、根据所述星载影像数据确定线性变形信息和非线性变形信息；

25、对所述线性变形信息和所述非线性变形信息进行地理编码，得到地理形变图信息，并将所述地理形变图信息发送到所述信息处理模块。

26、可选地，所述信息处理模块，包括：通讯模块、数据处理模块、滤波模块和变形预测模块；

27、所述通讯模块，用于接收所述目标部位定位信息、所述变形时间序列信息和所述地理形变图信息；

28、所述数据处理模块，用于根据所述目标部位定位信息、所述变形时间序列信息和所述地理形变图信息确定长期变形时间序列和短期变形时间序列；

29、所述滤波模块，用于削弱长期变形时间序列和短期变形时间序列中的噪声，得到桥梁变形时间序列；

30、所述变形预测模块，用于根据所述桥梁变形时间序列生成所述待监测桥梁的变形沉降监测信息。

31、可选地，所述变形预测模块，还用于剔除所述桥梁变形时间序列内的线性变形项，得到剩余变形时间序列；

32、根据预设观测方程和最小二乘公式对所述剩余变形时间序列进行计算，得到所述待监测桥梁的日周期变形振幅；

33、根据所述日周期变形振幅确定变形沉降监测信息。

34、进一步地，为实现上述目的，本发明还提供一种桥梁综合变形监测方法，所述桥梁综合变形监测方法应用于桥梁综合变形监测系统，所述桥梁综合变形监测系统包括：北斗监测模块、地基雷达干涉监测模块、星载沉降监测模块和信息处理模块，所述北斗监测模块、所述地基雷达干涉监测模块和所述星载沉降监测模块分别与所述信息处理模块连接；

35、所述桥梁综合变形监测方法包括：

36、所述北斗监测模块获取北斗卫星数据，根据所述北斗卫星数据确定待监测桥梁的目标部位定位信息，并将所述目标部位定位信息发送到所述信息处理模块；

37、所述地基雷达干涉监测模块采集桥梁形变数据，根据所述桥梁形变数据确定所述待监测桥梁的变形时间序列信息，并将所述变形时间序列信息发送到所述信息处理模块；

38、所述星载沉降监测模块获取所述待监测桥梁的星载数据，根据所述星载数据确定地理形变图信息，并将所述地理形变图信息发送到所述信息处理模块；

39、所述信息处理模块根据所述目标部位定位信息、所述变形时间序列信息和所述地理形变图信息确定所述待监测桥梁的变形沉降监测信息。

40、可选地，所述信息处理模块，包括：通讯模块、数据处理模块、滤波模块和变形预测模块；

41、所述信息处理模块根据所述目标部位定位信息、所述变形时间序列信息和所述地理形变图信息确定所述待监测桥梁的变形沉降监测信息，包括：

42、所述通讯模块接收所述目标部位定位信息、所述变形时间序列信息和所述地理形变图信息；

43、所述数据处理模块根据所述目标部位定位信息、所述变形时间序列信息和所述地理形变图信息确定长期变形时间序列和短期变形时间序列；

44、所述滤波模块削弱长期变形时间序列和短期变形时间序列中的噪声，得到桥梁变形时间序列；

45、所述变形预测模块根据所述桥梁变形时间序列生成所述待监测桥梁的变形沉降监测信息。

46、本发明通过北斗监测模块获取北斗卫星数据，根据北斗卫星数据确定待监测桥梁的目标部位定位信息，并将目标部位定位信息发送到信息处理模块；地基雷达干涉监测模块采集桥梁形变数据，根据桥梁形变数据确定待监测桥梁的变形时间序列信息，并将变形时间序列信息发送到信息处理模块；星载沉降监测模块获取待监测桥梁的星载数据，根据星载数据确定地理形变图信息，并将地理形变图信息发送到信息处理模块；信息处理模块根据目标部位定位信息、变形时间序列信息和地理形变图信息确定待监测桥梁的变形沉降监测信息。通过这种方式，实现了分别基于北斗卫星、地基雷达干涉监测和星载沉降监测三个方面分别获得待监测桥梁的目标部位的定位信息，以及桥梁整体的形变时间序列和桥梁周边地区的星载数据，从而得到待监测桥梁及其周边地区的变形沉降监测信息，提高了对于桥梁的变形、沉降监测的精度和可靠度。

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