[發明專利]一種基于圖像識別原理的在線式監控測量方法及傳感器

在審

• 申請號: 201610082603.X
• 申請日: 2016-02-05
• 公開（公告）號: CN105698832A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 胡敬禮
• 申請（專利權）人: 上海筑邦測控科技有限公司
• 主分類號: G01D9/42
• 分類號: G01D9/42;G01D21/02;G06K9/00;G06K9/20
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于土木工程測量技術領域，涉及一種基于圖像識別原理的在線式監控測量方法及傳感器。

背景技術

土木工程領域的監控測量通常具有如下特點：1.待測量變化值小；2.待測量變化緩慢；3.距離跨度大、不易現場測量，希望能在線收集測量到的數值；4.測量時間跨度大，有時一項測量會持續數年數十年甚至上百年；經常需要室外測量，測量設備會面臨溫差大、風吹日曬、雨淋、粉塵等惡劣環境。

當前土木領域常用的測量工具大致可以分為兩類。第一種是純機械式測量工具，如測量位移的游標卡尺、螺旋測微計、千分表；測量傾角的水平尺、測量質量的磅秤等；測量溫度的煤油液位溫度計；測量氣壓的指針式氣壓計。第二種是電子類測量工具，如測量位移的激光測距儀、磁致伸縮傳感器、LVDT傳感器；測量質量的電子磅秤；測量應變的電阻應變片、振弦式傳感器；測量傾角的MEMS傾角傳感器、陀螺儀；測量溫度的熱敏電阻溫度計、熱電偶溫度計；測量氣壓的半導體壓力計等。

純機械式測量工具具有測量結果抖動小、數據連續性好、抗干擾能力強、壽命長的優點，但測量和數據讀取操作只能人工到現場進行，不能和數據采集系統集成，易用性和實時性差。

傳統的電子式測量工具具有精度高、易集成的優點。但由于電子元件性能容易受到溫度干擾，其對抗電磁干擾、抗溫度干擾的能力較弱；一般電子元件壽命不超過10年，導致其無法進行長期在線測量；在更換測量工具時，由于新舊測量工具特性的離散性，常會導致測量數據無法銜接。

目前測量工具中，純機械式測量工具精度高、可信度高、抖動小，但測量結果無法實時上傳；電子產品壽命通常不超過10年，測量結果容易受溫度影響。目前土木領域未見可以同時有效滿足測量精度高、抖動小、壽命長、抗干擾能力強、可在線收集這些要求的傳感器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于圖像識別原理的在線式監控測量方法及長壽命在線式傳感器，同時滿足土木工程監測領域的精度高、抖動小、壽命長、抗干擾能力強、可在線收集這些要求。

為達到以上目的，本發明的解決方案是：

一種在線式監控測量方法，采用機械式測量工具獲取待測物的待測量，將所獲得的待測量表現為可由光學系統攝取、由圖像識別系統處理識別的信息；利用光學成像系統攝取該待測量的圖像后，通過圖像識別系統將該圖像解讀為待測量的具體數值，最后將解讀出的數值進行顯示、記錄或通過數據上傳接口遞交到數據采集系統實現在線監測。

進一步，對于機械式測量工具及與之相關聯的機械結構采用長壽命設計原則；對于光學成像系統、圖像識別系統、數據上傳接口及與之相關聯的電子結構采用可更換設計原則；優選的，所述長壽命設計原則包括全部采用耐腐蝕材料、外表面噴漆、采用可替換的鋅塊減少電化學腐蝕、避免采用處于大應力下的部件；優選的，對于所述機械結構、電子結構中可能受到外界環境影響的部分進行密封以提高抗干擾性能。

所述待測量的表現形式為刻度，包括旋轉指針式千分表的指針位置、游標卡尺的刻度位置、液泡溫度計的液面位置。

一種實現上述方法的在線式傳感器，包括安裝支架、外殼、純機械測量核心、光學成像系統、圖像識別系統和數據上傳接口。待測物的待測量(比如位移、應變、傾角等)通過安裝支架、外殼等傳遞到純機械測量核心上，反映為純機械測量核心的刻度(如旋轉指針式千分表的指針位置、游標卡尺的刻度位置、液泡溫度計的液面位置等，該刻度變化通常可以利用肉眼直接解讀為帶測量的數值)，利用光學成像系統攝取該刻度的圖像，通過圖像識別系統將該圖像解讀為待測量的具體數值，最后將解讀到的數值通過數據上傳接口遞交到數據采集系統。光學成像系統包括攝像頭和光源。通過純機械的監測量傳遞，確保待測量數值只和純機械部分相關；安裝支架、外殼、純機械核心進行長壽命設計；光學成像系統、圖像識別系統和數據上傳接口進行可更換設計。

換言之，一種基于圖像識別原理的在線式傳感器，包括機械測量核心、圖像信息采集處理及電子傳送系統，所述機械測量核心具有能獲取待測物的待測量、將所獲得的待測量表現為可由光學系統攝取、由圖像識別系統處理識別的信息的結構；

所述圖像信息采集處理及電子傳送系統，利用光學成像系統攝取所述待測量的圖像后，通過圖像識別系統將該圖像解讀為待測量的具體數值，最后將解讀出的數值通過數據上傳接口遞交到數據采集系統實現在線監測。