[發(fā)明專利]一種基于自動視覺掃描的運營期橋梁監(jiān)測系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113128371B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 鐘繼衛(wèi);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

本發(fā)明涉及橋梁監(jiān)測技術領域，具體涉及一種基于自動視覺掃描的運營期橋梁監(jiān)測系統(tǒng)及方法，該監(jiān)測系統(tǒng)包括：視頻裝置、控制裝置和預警裝置。其中，視頻裝置用于在設定時間位于設定機位拍攝橋梁形成視頻流；控制裝置用于根據(jù)所述視頻流獲取各個機位下橋梁上關鍵點的振動信息，并控制所述視頻裝置在設定時間位于設定機位進行拍攝；預警裝置用于根據(jù)各個機位下橋梁上關鍵點的振動信息，識別橋梁結構的整體動力特性，以對橋梁的異常行為進行預警。能夠解決現(xiàn)有技術中采用接觸式測量方案會增大監(jiān)測系統(tǒng)造價和無法識別整體模態(tài)振型的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及橋梁監(jiān)測技術領域，具體涉及一種基于自動視覺掃描的運營期橋梁監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術

橋梁結構整體動力特性是橋梁結構行為的重要表征，整體動力特性的變化可反映結構主要傳力模式的變更，在較長的觀察期內也可以反映結構整體與局部損傷的發(fā)展，因此橋梁結構整體動力特性監(jiān)測一直是橋梁結構監(jiān)測的主要監(jiān)測內容之一，在各種橋梁的健康監(jiān)測系統(tǒng)內都是不可獲取的一部分。

橋梁結構整體動力特性的監(jiān)測方法依賴于橋梁結構多點動力響應測量，通過對橋梁結構多點動力響應進行動力系統(tǒng)識別，可獲取橋梁結構整體動力特性。有鑒于此，橋梁結構多點動力響應測量橋梁結構整體動力特性監(jiān)測系統(tǒng)的核心，動力系統(tǒng)識別方法必須針對動力響應測量方案特性進行設計。

目前，橋梁結構動力響應測量按傳感器的是否與結構接觸可分為接觸式測量和非接觸式測量。接觸式測量里最為典型傳感方案的就是加速度計方案，通過采集結構測點上的加速度來識別整體動力特性是目前橋梁監(jiān)測領域最為成熟和廣泛使用的方法。非接觸式測量一個代表方案就是基于機器視覺的動位移測量，其不需要在結構上安裝傳感器，只需利用結構本身紋理或預設標靶即可測得橋梁結構動位移，省去了傳感器布線的工作，使用方式較為靈活，目前在橋梁結構定期檢測領域使用較多。

雖然，以上兩個方案對于多點動力響應測量都有一定應對策略，但明顯存在不足：加速度計方案只能通過增多測點來滿足橋梁多點響應測量要求，這一方面會增大監(jiān)測系統(tǒng)造價，另一方面多通道的加速度采集會帶來加速度非同步問題，這會導致無法識別整體模態(tài)振型。常規(guī)的基于機器視覺結構多點動位移測量可以通過拍攝包含橋梁整體的錄像來實現(xiàn)多點測量，但橋梁結構絕大部分是線狀細長的結構，拍攝橋梁整體帶來的一個問題是畫面中有效像素少，橋梁結構關鍵點的在視野中以像素度量的運動幅度小，導致動力測量信噪比低。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于自動視覺掃描的運營期橋梁監(jiān)測系統(tǒng)及方法，能夠解決現(xiàn)有技術中采用接觸式測量方案會增大監(jiān)測系統(tǒng)造價和無法識別整體模態(tài)振型問題。

為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術方案是：

一方面，本發(fā)明提供一種基于自動視覺掃描的運營期橋梁監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

視頻裝置，其用于在設定時間位于設定機位拍攝橋梁形成視頻流；

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

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

在一些可選的技術方案中，所述預警裝置包括：

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

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

預警模塊，其用于根據(jù)整體模態(tài)頻率和整體模態(tài)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。

在一些可選的技術方案中，所述控制裝置包括：