一种铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法与流程

技术特征：
1.一种铁路桥梁桥塔线形监测系统，其特征在于，包括靶标和图像采集单元；所述图像采集单元设置在桥塔的塔体上，用于对所述靶标的位置进行测量；所述靶标位于所述图像采集单元的量程范围内，其包括设置于桥塔基础上的基准靶标和设置于桥塔塔体上的若干个监测靶标。2.一种铁路桥梁桥塔线形监测系统，其特征在于，包括靶标和图像采集单元；所述靶标包括设置于桥塔基础上的基准靶标和设置于桥塔塔体上的若干个监测靶标；所述图像采集单元包括对应基准靶标设置的基准摄像头和至少一个设置在桥塔塔体上的监测摄像头；所述基准摄像头位于至少一个监测摄像头的量程范围内，且相邻两摄像头中的至少一个位于另一个的量程范围内。3.根据权利要求1或2所述的铁路桥梁桥塔线形监测系统，其特征在于，还包括数据处理装置；所述数据处理装置与所述图像采集单元通信连接，用于记录图像采集单元的监测数据并解算各监测靶标的变形位移量。4.根据权利要求3所述的铁路桥梁桥塔线形监测系统，其特征在于，还包括倾角采集单元，其与图像采集单元同步设置，用于实时监测图像采集单元自身的倾角变化。5.根据权利要求1或2所述的铁路桥梁桥塔线形监测系统，其特征在于，所述图像采集单元与桥塔通过连接装置连接，并使得所述图像采集单元可在该连接装置的带动下相对桥塔进行往复移动并固定。6.根据权利要求5所述的铁路桥梁桥塔线形监测系统，其特征在于，所述连接装置包括伸缩件；所述伸缩件的一端与桥塔上的对应位置连接，另一端连接所述图像采集单元，使得所述图像采集单元可通过该伸缩件的伸缩进行相对位移。7.根据权利要求3所述的铁路桥梁桥塔线形监测系统，其特征在于，所述数据处理装置包括采集模块和无线传输模块；所述采集模块与所述无线传输模块通信连接，前者用于监测数据的采集与解算；后者用于将解算后的数据传输至相应终端设备。8.根据权利要求1、2、4、6、7中任一项所述的铁路桥梁桥塔线形监测系统，其特征在于，还包括远程控制模块，其与所述图像采集单元通信连接，用于远程控制监测系统的启闭；和/或还包括电源模块，其与桥塔供电箱电连接，用于在所述供电箱断电时自动启动并为监测系统中的各设备供电。9.一种铁路桥梁桥塔线形监测方法，其利用权利要求1～8中任一项所述的桥梁桥塔线形监测系统来实现，其特征在于，包括如下步骤：(1)将基准靶标设置在待监测桥塔基础上，并根据监测需求对监测靶标、图像采集单元进行布置和安装；(2)利用图像采集单元采集各测点的位置初始值；(3)在桥梁使用过程中，利用图像采集单元对桥塔各测点进行实时监测，并计算不同时刻下各测点的实际变形值，得出桥塔变形时的线形。10.根据权利要求9所述的铁路桥梁桥塔线形监测方法，其特征在于，在步骤(3)中，所
述实际变形值的计算方法包括如下步骤：(3.1)针对各图像采集单元分别同步设置倾角采集单元，以其采集各图像采集单元自身的倾角变化；(3.2)设定竖向判别距离z0，并根据竖向判别距离z0的数值对监测靶标进行分类，即令与图像采集单元的竖向距离小于z0的监测靶标为内侧靶标，反之为外侧靶标；且所述竖向判别距离z0通过下式计算：其中，z
b
为基准靶标与图像采集单元之间的距离，l
b
为基准靶标在图像采集单元中心线成像距离，θ1为图像采集单元的倾角变化值；(3.3)根据下式计算图像采集单元相对基准靶标的变形量x0：(3.4)根据如下公式分别计算内侧靶标相对基准靶标的变形量x
n
和外侧靶标相对基准靶标的变形量x
w
：：其中，z
n
为内侧靶标与图像采集单元之间的距离，l
n
为内侧靶标在图像采集单元中心线成像距离，z
w
为外侧靶标与图像采集单元之间的距离，l
w
为外侧靶标在图像采集单元中心线成像距离。

技术总结
本发明公开了一种铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法，属于桥梁监测技术领域，包括设置在桥塔基础上的基准靶标和设置在桥塔塔体上的监测靶标，并通过设置在桥塔塔体上的图像采集单元对各靶标的实时监测，计算各靶标在桥塔变形时的实际变形值，确定桥塔线形。本发明的铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法，其通过在桥塔上设置监测装置，实时对桥塔的线形进行测量，并通过构造动态倾角与形变位移几何算法，解决了监测装置转角变形测量的映射关系，能够精确解算出两个方向的位移量，极大提高了光电图像技术高频监测的精度，降低了忽略装置倾角造成的测量误差，具有测量精度高，实用性优等特点，具有较好的发展前景和社会经济效益。具有较好的发展前景和社会经济效益。具有较好的发展前景和社会经济效益。


技术研发人员：文望青 梁金宝 曹阳梅 赵丹阳 殷鹏程 严爱国 瞿国钊 张晓江 罗春林 周继 印涛 王蒙 常新洋 姜洪劲
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2022.10.31
技术公布日：2023/2/3