非接觸式 變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀 亞毫米級(jí)橋梁自動(dòng)化測(cè)量解決方案

時(shí)間：2024-11-23作者：深圳安銳科技有限公司瀏覽：37

一、橋梁監(jiān)測(cè)的概述

1.1 橋梁監(jiān)測(cè)的背景

橋梁是公路的重要組成部分，隨著交通運(yùn)輸量大幅度提高，行車密度及車輛載重越來(lái)越大，跨河橋梁和高架橋梁在交通工程中的重要性與日俱增，許多運(yùn)營(yíng)年限長(zhǎng)的橋梁已經(jīng)出現(xiàn)了老化現(xiàn)象，部分橋梁甚至出現(xiàn)了不同程度的病害，明顯可以發(fā)現(xiàn)橋梁的混凝土開裂、剝落、衰變及鋼筋的銹蝕（管道灌漿不飽滿普遍存在）對(duì)橋梁的損害問(wèn)題非常嚴(yán)重。由于缺乏對(duì)橋梁的科學(xué)監(jiān)測(cè)與管理，橋梁的裂縫、沉降、水平位移、加速度、傾角、振動(dòng)、應(yīng)力、索力、荷載等健康狀況信息得不到及時(shí)反饋，國(guó)內(nèi)外，因橋梁的突然倒塌與破壞造成人車墜毀的重大事故屢見不鮮，不僅影響了交通還帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在這種情況下，人們對(duì)現(xiàn)代橋梁的質(zhì)量和壽命才逐漸關(guān)注起來(lái)，尤其是隨著橋梁分析理論、施工技術(shù)、材料性能的*發(fā)展，橋梁的跨度越來(lái)越大，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。

1.2 當(dāng)前橋梁監(jiān)測(cè)的不足

我國(guó)當(dāng)前的橋梁健康監(jiān)測(cè)還是以傳統(tǒng)的人工檢測(cè)為主，許多橋梁管理由于監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)不完備、技術(shù)落后，而且監(jiān)測(cè)項(xiàng)目繁多，水平位移、沉降、撓度、振動(dòng)加速度、傾斜等都得考慮，同時(shí)由于專業(yè)檢測(cè)人員缺乏，檢測(cè)費(fèi)用巨大，甚至有些地方處于無(wú)檢測(cè)監(jiān)控狀態(tài)，有些雖有人工定期用傳統(tǒng)儀器到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，但受天氣、人工、現(xiàn)場(chǎng)條件等諸多因素的影響，存在一定的系統(tǒng)誤差和人工誤差，這些都影響著橋梁的安全生產(chǎn)和安全管理水平。

雖然有些橋梁已經(jīng)用上了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)傳感技術(shù)，但仍然存在施工布線工程量大、系統(tǒng)復(fù)雜、整體監(jiān)測(cè)成本高等問(wèn)題。

二、基于變焦視覺位移技術(shù)的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

《建筑與橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB 50982-2014）

《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（ JTG D60-2015）

《公路橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》（JT/T1037-2016）

《城市橋梁檢測(cè)與評(píng)定技術(shù)規(guī)范[附條文說(shuō)明]》CJJ/T 233-2015

《城市橋梁檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)維修管理辦法 》2004年

2.2 主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容設(shè)計(jì)

橋梁主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面：

①結(jié)構(gòu)完整性監(jiān)測(cè)：對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括橋跨結(jié)構(gòu)的變形、裂縫、動(dòng)態(tài)撓度、振動(dòng)等。通過(guò)使用變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀，可以精確地測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)指標(biāo)，從而判斷其是否滿足設(shè)計(jì)要求和安全標(biāo)準(zhǔn)。

②沉降和水平位移監(jiān)測(cè)：采用非接觸變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行沉降和水平位移監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)墩臺(tái)的沉降和位移情況的監(jiān)測(cè)，可以了解橋梁的整體穩(wěn)定性和安全性。

③裂縫監(jiān)測(cè)：對(duì)橋梁的關(guān)鍵受力部位進(jìn)行裂縫監(jiān)測(cè)，可以采用變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀在裂縫兩側(cè)貼裝靶標(biāo)的方式進(jìn)行測(cè)量?？梢约皶r(shí)發(fā)現(xiàn)裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展情況，為橋梁的維修和加固提供依據(jù)。

④振動(dòng)監(jiān)測(cè)：采用非接觸式的變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀對(duì)橋梁進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，可以了解橋梁的動(dòng)力特性和振動(dòng)情況。通過(guò)監(jiān)測(cè)和分析振動(dòng)的頻率、振幅、加速度等參數(shù)，可以判斷橋梁的安全性和穩(wěn)定性。

⑤伸縮縫監(jiān)測(cè)：對(duì)橋梁的伸縮縫進(jìn)行監(jiān)測(cè)，檢查是否存在破損、結(jié)構(gòu)脫落等問(wèn)題，并及時(shí)進(jìn)行處理，確保伸縮縫的正常工作，可通過(guò)變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

⑥索力監(jiān)測(cè)：對(duì)于有索橋梁，如拱橋、斜拉橋、懸索橋等，索力的監(jiān)測(cè)是健康監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要內(nèi)容。索的老化、疲勞以及受力變化會(huì)直接影響到結(jié)構(gòu)的受力與安全，因此需要對(duì)索力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以通過(guò)變焦視覺位移監(jiān)測(cè)其振動(dòng)頻率換算索力變化。

⑦環(huán)境因素監(jiān)測(cè)：對(duì)影響橋梁安全性的環(huán)境因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如溫度、濕度、風(fēng)雨雪等天氣條件以及河流的水位、水質(zhì)等?？刹捎米兘挂曈X位移監(jiān)測(cè)儀接入環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器實(shí)現(xiàn)，*另外拉線布線及增加網(wǎng)關(guān)采集器。通過(guò)對(duì)環(huán)境因素的監(jiān)測(cè)和分析，可以為橋梁的安全性和穩(wěn)定性提供較加全面的數(shù)據(jù)支持。

⑧視頻監(jiān)測(cè)：遠(yuǎn)程查看每個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和曲線，數(shù)據(jù)****可聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)聲光預(yù)警和后端平臺(tái)彈窗、短信通知以及圖片抓拍預(yù)警。還可遠(yuǎn)程查看現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻畫面、下載歷史視頻，避免現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)誤觸，導(dǎo)致上限預(yù)警。

綜上所述，以上是對(duì)橋梁主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)要介紹，其均可通過(guò)變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀直接或間接完成測(cè)量。通過(guò)全天24小時(shí)對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)和分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題，**橋梁的安全和穩(wěn)定性。同時(shí)可以為橋梁的維護(hù)和加固提供數(shù)據(jù)支持，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。

傳統(tǒng)是用水準(zhǔn)儀、全站儀等設(shè)備人工監(jiān)測(cè)，其精度一般是1mm，監(jiān)測(cè)精度較低，但是自動(dòng)化設(shè)備——變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀能輕松達(dá)到0.1mm精度，甚至0.01mm精度，讓結(jié)構(gòu)較安全。并且具有非接觸式的優(yōu)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)只需要安裝靶標(biāo)即可，*拉線布線安裝傳感器，節(jié)省勞動(dòng)力、成本。還可直接噴涂靶標(biāo)在結(jié)構(gòu)上，適用于一些危橋或鐵路橋等不方便安裝靶標(biāo)的場(chǎng)景使用。

而且其實(shí)橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)較主要是位移監(jiān)測(cè)，應(yīng)力監(jiān)測(cè)為輔，位移測(cè)量具有“測(cè)得準(zhǔn)”、“分析得了”的優(yōu)點(diǎn)，比應(yīng)力測(cè)量較能直觀反映橋梁健康狀態(tài)。而位移測(cè)量包括“靜位移”和“動(dòng)撓度”測(cè)量，“靜位移”反映橋梁的總體變量，“動(dòng)撓度”不僅反映橋梁的變形趨勢(shì)，還可以直接反映橋梁的損傷程度。橋梁裂縫會(huì)減小梁體的有效截面高度，致使橋梁撓度增加，而撓度又會(huì)加速裂縫發(fā)展。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

其系統(tǒng)由編碼靶標(biāo)、變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀、安銳云及多設(shè)備終端組成。靶標(biāo)自帶編碼信息，*用戶標(biāo)定設(shè)置及調(diào)試，變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀智能識(shí)別一靶標(biāo)編號(hào)和對(duì)應(yīng)的位移數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)上傳到云平臺(tái)，用戶即可在終端獲取位移信息，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)位移的非接觸式測(cè)量。

 

測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)布設(shè)

4.1 橋墩水平位移+豎向位移（沉降）監(jiān)測(cè)

在橋梁兩端墩臺(tái)處穩(wěn)固混凝土堅(jiān)硬地面，若沒(méi)有混凝土地面，需先制作邊長(zhǎng)為600mm立方體混凝土基礎(chǔ)，且視野開闊的地方安裝變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀，在墩臺(tái)測(cè)點(diǎn)處安裝好靶標(biāo)，插上電源，手動(dòng)框選靶標(biāo)或監(jiān)測(cè)儀智能識(shí)別視野范圍內(nèi)的靶標(biāo)，即可實(shí)現(xiàn)橋墩水平位移+豎向位移（沉降）監(jiān)測(cè)，測(cè)點(diǎn)只需要安裝靶標(biāo)即可，*拉線布線安裝傳感器，節(jié)省勞動(dòng)力、成本，方便快捷，巡回掃描監(jiān)測(cè)。若需對(duì)某測(cè)點(diǎn)高頻采集，則其他測(cè)點(diǎn)巡回掃描會(huì)暫時(shí)停止。通過(guò)編碼靶標(biāo)對(duì)墩臺(tái)的沉降和位移情況的監(jiān)測(cè)，可以了解橋梁的整體穩(wěn)定性和安全性。

 

4.2 橋梁動(dòng)態(tài)撓度監(jiān)測(cè)

（1）一般選擇在橋兩端墩臺(tái)處穩(wěn)固（無(wú)穩(wěn)定地面需澆筑砼基礎(chǔ)）且視野開闊的地方安裝變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀，盡量能看到各段橋梁，然后在測(cè)點(diǎn)處安裝靶標(biāo)，靶標(biāo)應(yīng)盡量正對(duì)監(jiān)測(cè)儀且靶標(biāo)相互無(wú)遮擋，*現(xiàn)場(chǎng)人工調(diào)試，插電即可實(shí)現(xiàn)橋梁各部分的撓度自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，機(jī)器自動(dòng)可識(shí)別變焦視野范圍內(nèi)的所有靶標(biāo)，這種“長(zhǎng)條形”監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)靶標(biāo)測(cè)點(diǎn)可達(dá)1000個(gè)，理論還可增加靶標(biāo)測(cè)點(diǎn)數(shù)量，監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度可達(dá)400米，平均單測(cè)點(diǎn)成本非常低。而且還可設(shè)定某監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高頻采集，但其他測(cè)點(diǎn)巡回掃描會(huì)暫時(shí)停止，高頻采集結(jié)束才繼續(xù)巡回掃描監(jiān)測(cè)。

 

（2）若只需要對(duì)某跨橋監(jiān)測(cè)或墩臺(tái)與實(shí)際測(cè)點(diǎn)不通視的場(chǎng)景進(jìn)行動(dòng)態(tài)撓度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這些情況一般會(huì)安裝在橋底（如圖），監(jiān)測(cè)儀安裝位置一般會(huì)選擇穩(wěn)固的橋墩，測(cè)點(diǎn)處安裝靶標(biāo)；

 

也可選擇監(jiān)測(cè)儀安裝在通視岸邊穩(wěn)固（無(wú)穩(wěn)定地面需澆筑砼基礎(chǔ)）的位置（如圖），測(cè)點(diǎn)安裝靶標(biāo)。插電即可實(shí)現(xiàn)橋梁該區(qū)域的撓度自動(dòng)化監(jiān)測(cè)（或高頻采集），*人工手動(dòng)相機(jī)調(diào)焦，安全穩(wěn)定。若斷面測(cè)點(diǎn)較少，可選擇定焦版進(jìn)行監(jiān)測(cè)，節(jié)省成本。

 

4.3 索塔傾斜監(jiān)測(cè)

（1）垂直于橋梁方向斷面的索塔傾斜監(jiān)測(cè)，一般選擇在橋兩端墩臺(tái)處穩(wěn)固（無(wú)穩(wěn)定地面需澆筑砼基礎(chǔ)）且視野開闊的地方安裝變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀，可以清晰地看到各索塔，插電即可實(shí)現(xiàn)索塔的傾斜、振動(dòng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

  

（2）平行于橋梁方向斷面的索塔傾斜監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)儀安裝在通視的岸邊穩(wěn)固（無(wú)穩(wěn)定地面需澆筑砼基礎(chǔ)）的位置（如圖），正對(duì)著橋梁，索塔上安裝測(cè)點(diǎn)靶標(biāo)，插電即可實(shí)現(xiàn)橋梁該區(qū)域的撓度自動(dòng)化監(jiān)測(cè)（或高頻采集）。

 

4.4 裂縫監(jiān)測(cè)

裂縫監(jiān)測(cè)一般需要正對(duì)著裂縫，而且需要在裂縫兩側(cè)均安裝靶標(biāo)。這里列舉兩種常見的裂縫位置監(jiān)測(cè)場(chǎng)景

（1）橋墩裂縫監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)儀安裝位置一般會(huì)選擇另一個(gè)穩(wěn)固的橋墩，測(cè)點(diǎn)安裝在橋墩出現(xiàn)裂縫的兩側(cè)，插電即可實(shí)現(xiàn)橋墩的裂縫監(jiān)測(cè)。

 

（2）橋跨側(cè)面的裂縫監(jiān)測(cè)，可選擇將監(jiān)測(cè)儀安裝在通視的岸邊穩(wěn)固（無(wú)穩(wěn)定地面需澆筑砼基礎(chǔ)）的位置（如圖），在裂縫兩側(cè)安裝靶標(biāo)。插電即可實(shí)現(xiàn)橋梁該區(qū)域的裂縫自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，*人工手動(dòng)相機(jī)調(diào)焦。

 

4.5 斜拉索索力及振動(dòng)監(jiān)測(cè)

一般將監(jiān)測(cè)儀安裝在通視的岸邊穩(wěn)固（無(wú)穩(wěn)定地面需澆筑砼基礎(chǔ)）的位置（如圖），正對(duì)著橋梁斜拉索，選擇較小尺寸的靶標(biāo)安裝在斜拉索上（需安裝穩(wěn)固，避免風(fēng)吹動(dòng)靶標(biāo)影響檢測(cè)數(shù)據(jù)），插電即可實(shí)現(xiàn)斜拉索振動(dòng)頻率自動(dòng)化監(jiān)測(cè)（或高頻采集），通過(guò)振動(dòng)頻率換算索力變化，即可同時(shí)進(jìn)行索力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

 

4.6 靶標(biāo)的形式

靶標(biāo)的形式多種多樣，一般分為三種，一體式靶標(biāo)、單片式靶標(biāo)和噴涂式靶標(biāo)。一體式靶標(biāo)適用于所有監(jiān)測(cè)項(xiàng)的場(chǎng)景，安裝搭配有萬(wàn)向軸，靶標(biāo)朝向可以往任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)。單片式靶標(biāo)是單片定制的鋁合金，一般用于監(jiān)測(cè)儀正對(duì)的結(jié)構(gòu)物，或僅傾斜一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)物，直接螺絲安裝或膠水粘貼在結(jié)構(gòu)物上，其方向由結(jié)構(gòu)物的平面決定，無(wú)法調(diào)整方向機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，成本較低。直接在結(jié)構(gòu)面上噴涂即可，方便快捷。適用于一些危橋或鐵路橋等不方便安裝靶標(biāo)的場(chǎng)景使用。

 

一體式靶標(biāo)           單片式靶標(biāo)                噴涂式靶標(biāo)

五、變焦視覺位移監(jiān)測(cè)儀簡(jiǎn)介

工作原理

機(jī)器視覺識(shí)別出靶標(biāo)的亞像素圖像位移，自標(biāo)定矩陣算法將圖像位移轉(zhuǎn)換到物理空間位移，得到靶標(biāo)的實(shí)際位移，網(wǎng)絡(luò)上傳到云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)位移的非接觸式測(cè)量。

 

 





深圳安銳科技有限公司專注于沉降自動(dòng)化監(jiān)測(cè),位移監(jiān)測(cè),撓度,傾角,裂縫,形變監(jiān)測(cè)等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用到哪些傳感器設(shè)備？

  橋梁健康在線監(jiān)測(cè)方案概述：橋梁健康在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是集物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、無(wú)線傳輸、云計(jì)算等技術(shù)于一體的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)采集橋梁關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)和環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)、使用性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，根據(jù)系統(tǒng)采集的關(guān)鍵數(shù)據(jù)為橋梁在特殊氣候、交通狀況或橋梁運(yùn)行中的嚴(yán)重異常狀況觸發(fā)預(yù)警信號(hào)，為橋梁的維護(hù)維修和管理決策提供依據(jù)與指導(dǎo)，以保證橋梁在營(yíng)運(yùn)期間的安全性。橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成：橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

• ，寶安區(qū)深江鐵路突發(fā)地面坍塌事故，致13人失聯(lián)

  ?12月4日23時(shí)許，位于深圳市寶安區(qū)航城街道洲石路的深江鐵路5標(biāo)段施工現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)地面坍塌事故。據(jù)施工單位報(bào)告，共有13名現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員失聯(lián)。事故發(fā)生后，省、市****時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)，組織項(xiàng)目建設(shè)單位廈深鐵路廣東公司、施工單位中鐵四局、監(jiān)理單位北京現(xiàn)代通號(hào)工程咨詢有限公司以及應(yīng)急、交警、交通等相關(guān)單位全力開展救援處置工作。?目前，附近居民已及時(shí)疏散，現(xiàn)場(chǎng)周邊路段已進(jìn)行臨時(shí)交通管制。深

• 老舊建筑物，危樓沉降傾斜裂縫自動(dòng)化監(jiān)測(cè)有道那些設(shè)備，操作難嗎

  以來(lái)，我國(guó)的房屋一直處于快速發(fā)展時(shí)期。房屋建筑是人們生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、居住、學(xué)習(xí)、等經(jīng)濟(jì)生活和人身的基本保證。近年來(lái)，房屋事故頻發(fā)，造成了人員傷亡和大財(cái)產(chǎn)損失。因此，在保護(hù)居民的人身和財(cái)產(chǎn)方面，房屋建筑管理就顯得尤為重要。但是，我國(guó)當(dāng)前對(duì)房屋建筑的管理還有很多不足和問(wèn)題。現(xiàn)如今，我國(guó)有越來(lái)越多的房屋過(guò)于老舊，早期建設(shè)的房屋在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面可能存在缺陷，建設(shè)過(guò)程中也可能因監(jiān)管不到位導(dǎo)致偷工減料，再加上房屋在

• 土體內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)從繁瑣到：串聯(lián)式固定測(cè)斜儀如何簡(jiǎn)化深層位移監(jiān)測(cè)

  一、固定式測(cè)斜儀的簡(jiǎn)介固定測(cè)斜儀是一種用于長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)各種結(jié)構(gòu)物的深層水平位移的設(shè)備，獲取土體內(nèi)部的位移變化趨勢(shì)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至安銳測(cè)控云平臺(tái)，用戶即可實(shí)時(shí)查看結(jié)構(gòu)深層水平位移數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)預(yù)警，**結(jié)構(gòu)的安全。??主要用于測(cè)量不同深度的鉆孔、基坑、地基基礎(chǔ)、墻體、壩體坡等工程構(gòu)筑物的**角、方位角，以及監(jiān)測(cè)地下巖土深層水平位移、橋梁撓度，以及不穩(wěn)定邊坡潛在滑動(dòng)面的移動(dòng)等。