一种桥梁结构变形自动化监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及建筑、桥梁结构或者工程监测技术领域，尤其是涉及一种基于隧道穿越桥区的桥梁结构变形自动化监测装置。


背景技术：

2.目前，地下施工对土体结构会造成扰动，对周边一定范围内的建筑体造成一定程度的影响，根据相关监测技术规范，应对施工区范围内的重要建筑进行变形监测；近年来，大中型城市立体交通发展迅速，地下隧道施工量快速增长，隧道穿越区内的重要建筑的监测需求逐年增加。
3.桥梁结构是重要的市政交通设施，承担着城市顺畅运转的重要任务，因此在位于隧道穿越区的桥梁结构变形监测是一项重要安全保障措施。因城市环境的复杂性，目前穿越区桥梁变形主要监测项目为沉降变形，监测方法以全站仪人工观察为主，费时费力，监测精度较低。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种桥梁结构变形自动化监测装置，以解决现有技术中存在的至少一个上述技术问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种桥梁结构变形自动化监测装置，包括：支架、工业相机、激光测距仪以及处理器；
6.所述工业相机和激光测距仪设置在所述支架上，分别与所述处理器连接；
7.所述工业相机用于持续实时或定周期地采集桥梁结构的图像信息，并将图像信息传递给所述处理器；
8.所述激光测距仪用于持续实时或定周期地测量与桥梁结构的距离，并将距离信息传递给所述处理器；
9.处理器根据图像信息和/或距离信息的变化判断桥梁结构的变形情况。
10.本实用新型结构简单，操作简便，处理器通过监测图像信息和距离的变化，可快速判断桥梁结构的沉降、倾斜等变形情况，自动化程度高且检测精度高，降低了监测工人们的劳动强度。
11.其中，处理器内设置有图像处理模块，可实现图像信息的比较和分析，图像信息处理技术属于现有技术，已经广泛应用于交通监控、人物识别等技术，由此在此不再赘述。
12.进一步地，所述支架固定设置在隧道穿越影响区域外。
13.即，所述支架优选地设置在一个稳定基准点上，其中，需要监控的桥梁结构设置在工业相机视野范围内。
14.进一步地，所述激光测距仪可周期性转动、摆动或直线往复移动地设置在所述支架上，用于周期性地监测桥梁结构上多个测量点的距离。
15.进一步地，包括电动平移台，用于带动所述激光测距仪周期性往复水平移动。
16.优选地，所述处理器与电动平移台连接，用于控制电动平移台周期性往复移动。
17.进一步地，所述电动平移台的水平移动方向大体与桥梁结构平行。
18.进一步地，所述激光测距仪可移动地设置在环形轨道上，环形轨道布设在一竖直平面内；还包括步进电机，步进电机的动力输出轴水平设置在环形轨道的中心位置，动力输出轴通过中间连杆与所述激光测距仪连接，用于带动所述激光测距仪沿环形轨道移动。
19.优选地，所述处理器与步进电机连接，用于控制电动平移台的转动速度和周期。
20.激光测距仪在一个移动周期内测量到的桥梁结构上多个测量点的距离值可以作为一个矢量值或矩阵数据存储在处理器的存储单元内，通过定期监测和比较上述多个测量点的距离值的数据组，可快速发现桥梁结构多个测量点的相对变形情况，从而快速反馈地下施工等对桥梁结构造成的扰动情况。
21.进一步地，还包括倾角传感器；倾角传感器固定设置在所述支架上，与所述处理器连接，用于监测支架的倾角变化情况。
22.在监测过程中，由于风力或温度变化等环境因素导致支架发生倾斜变化，从而给监测结果带来较大影响。通过监测支架自身的倾斜变化，通过处理器的数据处理时可以主动减去支架倾斜带来的监测结果的变化因素，从而使得监测结果更准确。
23.进一步地，还包括作为电源的太阳能电池板；和/或，还包括无线通信模块，用于实现处理器与后台监控中心的远程信息传输。
24.采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：
25.本实用新型提供的一种桥梁结构变形自动化监测装置，结构简单，操作简便，处理器通过监测图像信息和距离的变化，可快速判断桥梁结构的沉降、倾斜等变形情况，自动化程度高且检测精度高，降低了监测工人们的劳动强度。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型实施例提供的桥梁结构变形自动化监测装置的结构示意图；
28.图2为实施例中工业相机的工作原理图；
29.图3为本实用新型中激光测距仪可水平往复移动时的结构示意图；
30.图4为本实用新型中激光测距仪可旋转设置时的结构示意图。
31.附图标记：
32.10
‑
支架；11
‑
环形轨道；20
‑
工业相机；30
‑
激光测距仪；31
‑
电动平移台；32
‑
步进电机；33
‑
中间连杆；40
‑
处理器；50
‑
太阳能电池板；60
‑
倾角传感器。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用
新型保护的范围。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.下面结合具体的实施方式对本实用新型做进一步的解释说明。
37.如图1所示，本实施例提供的一种桥梁结构变形自动化监测装置，包括：支架10、工业相机20、激光测距仪30以及处理器40；所述工业相机20和激光测距仪30设置在所述支架10上，分别与所述处理器40连接。
38.参照图2所示，所述工业相机20用于持续实时或定周期地采集桥梁结构的图像信息，并将图像信息传递给所述处理器40。
39.所述激光测距仪30用于持续实时或定周期地测量与桥梁结构的距离，并将距离信息传递给所述处理器40；处理器40根据图像信息和/或距离信息的变化判断桥梁结构的变形情况。
40.本实用新型结构简单，操作简便，处理器40通过监测图像信息和距离的变化，可快速判断桥梁结构的沉降、倾斜等变形情况，自动化程度高且检测精度高，降低了监测工人们的劳动强度。
41.其中，处理器40内设置有图像处理模块，可实现图像信息的比较和分析，图像信息处理技术属于现有技术，已经广泛应用于交通监控、人物识别等技术，由此在此不再赘述。
42.其中优选地，所述支架10固定设置在隧道穿越影响区域外。即，所述支架10优选地设置在一个稳定基准点上。
43.其中，需要监控的桥梁结构设置在工业相机20视野范围内，确定位于隧道穿越影响区之外的一个稳定基准点；通过移动或调解支架调整工业相机焦距使视野覆盖监测目标。相机安装调整完毕后，设置目标测点、基准点，进行标定；依据设定的监测间隔时长采集现场图片，在工业相机拍摄的桥梁表面确定变形监测点位，并确定点位周边一定范围的图像特征作为测点追踪对象，采用标定的方法确定测点位置图像尺寸和实际水平、垂直尺寸的关系；经分析处理后得到各测点变形数据结果。例如具体包括：确定初始图像，以各测点在图像上的坐标位置作为原始0坐标；以设定的监测间隔采集工业相机图片，追踪测点图像坐标的位移；按照标定关系，计算测点的实际变形结果。
44.更为优选地，所述激光测距仪30可周期性转动、摆动或直线往复移动地设置在所述支架10上，用于周期性地监测桥梁结构上多个测量点的距离。参照图3所示，该实施方式包括电动平移台31，激光测距仪30通过电动平移台31设置在支架10上；电动平移台31可带动激光测距仪30周期性往复水平移动。其中，电动平移台31的水平移动方向大体与桥梁结
构平行。优选地，所述处理器40与电动平移台31连接，用于控制电动平移台31周期性往复移动。
45.或者，参照图4所示，所述激光测距仪30可移动地设置在环形轨道11上，环形轨道11布设在一竖直平面内；还包括步进电机32，步进电机32的动力输出轴水平设置在环形轨道11的中心位置，动力输出轴通过中间连杆33与所述激光测距仪30连接，用于带动所述激光测距仪30沿环形轨道11移动。优选地，所述处理器40与步进电机32连接，用于控制电动平移台的转动速度和周期。更为简单地，步进电机及其动力输出轴竖直设置，激光测距仪30直接设置在动力输出轴上，步进电机可带动激光测距仪30在水平面内左右周期性地摆动，从而检测多个监测点的距离变化。
46.激光测距仪30在一个移动周期内测量到的桥梁结构上多个测量点的距离值可以作为一个矢量值或矩阵数据存储在处理器40的存储单元内，通过定期监测和比较上述多个测量点的距离值的数据组，可快速发现桥梁结构多个测量点的相对变形情况，从而快速反馈地下施工等对桥梁结构造成的扰动情况。
47.进一步地，还包括倾角传感器60；倾角传感器60固定设置在所述支架10上，与所述处理器40连接，用于监测支架10的倾角变化情况。在监测过程中，由于风力或温度变化等环境因素导致支架10发生倾斜变化，从而给监测结果带来较大影响。通过监测支架10自身的倾斜变化，通过处理器40的数据处理时可以主动减去支架10倾斜带来的监测结果的变化因素，从而使得监测结果更准确。
48.更为优选地，本实施例还包括作为电源的太阳能电池板50；以及无线通信模块(设置在处理器40内，未示出)，用于实现处理器40与后台监控中心的远程信息传输。
49.本实用新型结构简单，操作简便，处理器通过监测图像信息和距离的变化，可快速判断桥梁结构的沉降、倾斜等变形情况，自动化程度高且检测精度高，降低了监测工人们的劳动强度。
50.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。