桥梁三维位移监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种桥梁三维位移监测系统。
【背景技术】
[0002]桥梁结构位移是桥梁运营状态的重要度量参数，主要的结构位移监测参量包含桥面纵横向位移、伸缩缝位移、桥塔偏移、支座位移、锚碇位移等。
[0003]随着数字图像获取技术、数字图像处理技术、模式识别技术的迅速进步，视频器材价格的不断下降，计算机运算能力的不断提升，智能识别与视觉重现能力的增强，一些研究人员已开始想到应用视频采集技术来实现桥梁健康监测问题。虽然视频采集技术只能对桥梁结构的表面进行监测，但其却有其它监测技术难以比拟的优点:成本低，容易进行全面监测、长期监测，重用性高，直观显示，无损测量等。现在视频采集与模式识别技术已在违规车辆监控、高速公路路面健康监测、银行防盗防窃、犯罪追逃等领域中得到广泛应用。光电式位移测量方法现主要包含两种:激光投射式及光电靶标式。激光投射式基本原理:由测点上激光发射器发出激光，激光在基准点幕布上投射形成光斑，光斑位置的变化即反映测点位移变化。它的优点是测量直接(光斑位移变化即为测点位移变化)，测量精度高，设备造价低廉，缺点也比较明显，对激光器支座稳定性要求高，如发生变形、松动对测量会造成较大影响，一般适用于位移均匀变化且较小的被测结构体。光电靶标式基本原理为监测点在图像中的位移变化即可换算为监测点位移变化，其测量范围较广、可做到自标定，但是对于摄像机，镜头的要求较高，造价较激光式高。这两种方式在实际项目的运用也比较多。
[0004]以上两种测量方法只能测量二维位移，对于距离的测量也无法测量，现在光电式测量三维位移的主要方式是双目测距，双目测距主要是通过两个相隔一定距离的相机来实现对测点成像，测点在左右两幅视图上成像的横向坐标直接存在的差异(视差)与测点到成像平面的距离Z存在着反比例的关系:Z = fT/d，通过几何关系可换算出测点的三维位置。但是双目测距对于世界坐标转化、标定以及两摄像机的位置要求较高，适用于位移变化较小，距离较短的测量，现在还没有较成功的案例运用于实际桥梁三维位移测量项目中。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种可对桥梁进行三维位移监测的桥梁三维位移监测系统。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种桥梁三维位移监测系统，包括用于设置在桥梁监测点的靶标、用于设置在基准点并采集靶标图像的摄像机、用于设置在基准点并测量基准点与监测点之间距离的激光测距仪、网络交换机、现场采集站以及服务器，摄像机与网络交换机连接，激光测距仪通过串口服务器与网络交换机连接，网络交换机与现场采集站连接，现场采集站通过无线网络与服务器连接。
[0007]优选的是:无线网络为4G或GPRS网络。
[0008]优选的是:监测系统各设备供电采用电源控制器进行控制，电源控制器接于串口服务器。
[0009]优选的是:靶标是由LED有源光组成的正方形靶标。
[0010]优选的是:监测系统与太阳能供电设备连接。
[0011]与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果:本实用新型采用无线传输技术，可以对桥梁结构的三维位移进行远程实时、全面监测；本实用新型采用靶标与激光测距装置能准确测量三维位移，采用正方形LED有源光靶标能自测量二维位移；本实用新型采用电源控制器进行电源控制与采集频率控制能有效节能；本实用新型采用现代网络通信技术，可以组建大型监控网。
【附图说明】
[0012]图1为实施例中桥梁三维位移监测系统框图。
[0013]图2为实施例中桥梁三维位移监测系统测量原理图。
[0014]图3为实施例中靶标结构图。
[0015]图4为实施例桥梁三维位移监测系统测量流程图。
【具体实施方式】
[0016]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0017]参见图1到图4，一种桥梁三维位移监测系统，包括用于设置在桥梁监测点B的靶标1、用于设置在基准点c(固定体，即不动点)并采集靶标图像的摄像机2、用于设置在基准点C并测量基准点C与监测点B之间距离的激光测距仪3、网络交换机4、现场采集站5以及服务器6，摄像机2与网络交换机4连接，激光测距仪3通过串口服务器7与网络交换机4连接，网络交换机4与现场采集站5连接，现场采集站5通过无线网络与服务器6连接。
[0018]无线网络为4G或GPRS网络。参见图3，靶标I是由LED有源光组成的正方形靶标，图中示出了 LED光源L。监测系统与太阳能供电设备连接，并由其供电。
[0019]监测系统还包括电源控制器8，监测系统各设备供电采用电源控制器8进行控制，电源控制器8接于串口服务器7。
[0020]靶标及摄像机测量被测结构体的二维位移，激光测距仪测量固定体(基准点)到被测体(监测点)的一维距离，电源控制器通过串口服务器对所有设备供电进行控制，激光测距仪及摄像机采集到的数据通过网络交换机传输给现场采集站进行数据处理，采集站处理得到的三维位移值通过4G/GPRS网络远程传输到服务器端。
[0021]测量原理:利用激光测距设备可测量固定体(基准点)到测点(监测点)之间的距离，利用摄像机对靶标进行图像采集；当被测结构发生三维位移变化时，采集的图像上形成光斑也会位移变化，激光测距仪采集到的距离信号也会发生变化。基于靶标光斑变化前后的两幅图像，通过图像处理算法(可参考现有技术，非本申请发明点，不作详述)，找出两次光斑的中心位置，通过计算两次中心位置的位移变化量，可算出被测结构的二维位移变化量。
[0022]靶标二维位移测量流程:系统接收到位移采集指令；启动图像采集设备并获取视频图像流；按测点配置打开单测点对应的光源的电源；获取测点光斑图像；对图像进行相关处理并做位移标定；找到光斑中心坐标；与基准坐标比较根据标定值计算出偏移量；根据存储该测点的位移值至存储设备；关闭当前测点光源电源；按照以上步骤操作下一个测点；全部测点测量完毕关闭相关设备电源。现有技术部分不作详述。
[0023]以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本实用新型原理的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种桥梁三维位移监测系统，其特征在于，包括用于设置在桥梁监测点(B)的靶标(I)、用于设置在基准点(C)并采集靶标图像的摄像机⑵、用于设置在基准点(C)并测量基准点(C)与监测点⑶之间距离的激光测距仪(3)、网络交换机(4)、现场采集站(5)以及服务器(6)，摄像机(2)与网络交换机⑷连接，激光测距仪(3)通过串口服务器(7)与网络交换机(4)连接，网络交换机(4)与现场采集站(5)连接，现场采集站(5)通过无线网络与服务器(6)连接。2.根据权利要求1所述的桥梁三维位移监测系统，其特征在于:无线网络为4G或GPRS网络。3.根据权利要求1所述的桥梁三维位移监测系统，其特征在于:还包括接于串口服务器(7)的电源控制器(8)。4.根据权利要求1所述的桥梁三维位移监测系统，其特征在于:靶标(I)是由LED有源光组成的正方形靶标。5.根据权利要求1所述的桥梁三维位移监测系统，其特征在于:监测系统与太阳能供电设备连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种桥梁三维位移监测系统，包括用于设置在桥梁监测点的靶标、用于设置在基准点并采集靶标图像的摄像机、用于设置在基准点并测量基准点与监测点之间距离的激光测距仪、网络交换机、现场采集站及服务器，摄像机与网络交换机连接，激光测距仪通过串口服务器与网络交换机连接，网络交换机与现场采集站连接，现场采集站通过无线网络与服务器连接。本实用新型采用无线传输技术，可以对桥梁结构的三维位移进行远程实时、全面监测；本实用新型采用电源控制器进行电源控制与采集频率控制能有效节能；本实用新型采用现代网络通信技术，可以组建大型监控网。
【IPC分类】G01B11/02, G01C11/12, G08C17/02
【公开号】CN204902773
【申请号】CN201520655611
【发明人】周逸, 樊仕建, 唐建辉
【申请人】重庆亚派桥梁工程质量检测有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月27日