[發明專利]一種基于自動視覺掃描的運營期橋梁監測系統及方法

有效

• 申請號: 202110357778.8
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113128371B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 鐘繼衛;許釗源;王亞飛;李成;劉金龍;姚文凡;陳彪;彭晨曦;王鳴輝;戴青年
• 申請（專利權）人: 中鐵大橋局集團有限公司;中鐵大橋科學研究院有限公司
• 主分類號: G06V20/52
• 分類號: G06V20/52;G06V20/40;G06V10/25;G06T7/80
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 李斯

1.一種基于自動視覺掃描的運營期橋梁監測系統，其特征在于，包括：

視頻裝置(1)，其用于在設定時間位于設定機位拍攝橋梁(4)形成視頻流；所述視頻裝置(1)包括：

工業相機(11)，其用于拍攝橋梁(4)形成視頻流；

旋轉云臺(12)，其用于根據控制裝置(2)的控制指令使所述工業相機(11)在設定時間位于設定機位進行拍攝，其中，所述旋轉云臺(12)方向與橋梁(4)振動方向垂直，所述工業相機(11)隨著云臺的旋轉可拍攝到橋梁(4)上不同位置的關鍵點振動信息；

控制裝置(2)，其用于根據所述視頻流獲取各個機位下橋梁(4)上關鍵點的振動信息，并控制所述視頻裝置(1)在設定時間位于設定機位進行拍攝；

預警裝置(3)，其用于根據各個機位下橋梁(4)上關鍵點的振動信息，識別橋梁結構的整體動力特性，以對橋梁(4)的異常行為進行預警，所述預警裝置(3)包括：

局部動力特性識別模塊，其用于對各個機位下橋梁(4)上關鍵點的振動信息進行模態特性識別，獲得各個機位下關鍵點的局部模態頻率和局部模態頻振型；

整體動力特性識別模塊，其用于根據各個機位下的局部模態頻率和局部模態振型，得到整體模態振型和整體模態頻率；

預警模塊，其用于根據整體模態頻率和整體模態振型，得到橋梁結構健康指標，以對運營期橋梁結構異常行為報警。

2.如權利要求1所述的基于自動視覺掃描的運營期橋梁監測系統，其特征在于，所述控制裝置(2)包括：

標定模塊，其用于標定各機位拍攝圖像中橋梁(4)上關鍵點的物理坐標；

振動計算模塊，其用于根據所述視頻流進行實時振動分析，獲取各個機位下拍攝圖像中橋梁(4)上關鍵點對應節點的實時振動時間序列；

視野控制模塊，其用于根據各機位下拍攝圖像中節點的實時振動時間序列進行功率譜質量分析，以控制所述視頻裝置(1)在設定時間位于設定機位進行拍攝。

3.一種基于自動視覺掃描的運營期橋梁監測方法，其特征在于，利用如權利要求1所述的基于自動視覺掃描的運營期橋梁監測系統實施，包括以下步驟：

在設定時間位于設定機位拍攝橋梁(4)形成視頻流；

根據所述視頻流獲取各個機位下橋梁(4)上關鍵點的振動信息，并控制視頻裝置(1)在設定時間位于設定機位進行拍攝；

根據各個機位下橋梁(4)上關鍵點的振動信息，識別橋梁結構的整體動力特性，以對橋梁(4)的異常行為進行預警，具體包括：

對各個機位下橋梁(4)上關鍵點的振動信息進行模態特性識別，獲得各個機位下關鍵點的局部模態頻率和局部模態頻振型；

根據各個機位下的局部模態頻率和局部模態振型，得到整體模態振型和整體模態頻率；

根據整體模態頻率和整體模態振型，得到橋梁結構健康指標，以對運營期橋梁(4)的異常行為報警。

4.如權利要求3所述的基于自動視覺掃描的運營期橋梁監測方法，其特征在于，確定整體模態振型具體包括：

根據公式確定各個機位下公共節點區域的比例因子向量C_i，其中，上標表示廣義逆，表示第j個機位識別出得第i階局部模態振型中屬于第s個公共節點區域的向量，i＝1，2，···，N，N為識別模態總數，M為總機位數，為第n個機位識別出得第i階局部模態振型下的比例因子，n＝1，2，···，M-1；

根據公式確定第i階整體模態振型對應于第k個節點的值其中，k為總體節點編號，Ω_k為可拍攝到第k個節點的機位集合，L為Ω_k元素個數，為第m個機位識別出的第i階局部模態振型中對應于總體節點編號k的數值。

5.如權利要求4所述的基于自動視覺掃描的運營期橋梁監測方法，其特征在于，確定整體模態頻率具體包括：

根據公式確定第i階整體模態頻率其中，為第j個機位的第i階局部模態頻率。