專利名稱：一種基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種工程結(jié)構(gòu)(包括邊坡工程、隧道工程)，尤其是涉及一種基于 數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前的非接觸測量大多采用專業(yè)的測量相機(jī)作為數(shù)據(jù)觀測設(shè)備，測量相機(jī)的內(nèi)方 位元素已知，而且相機(jī)的畸變較小，主距為固定或可調(diào)焦，但其價格昂貴且操作復(fù)雜，這也 大大的制約了該項技術(shù)的發(fā)展。近年來，隨著CCD技術(shù)的發(fā)展，高分辨率數(shù)碼相機(jī)已經(jīng)越來 越普及，普通數(shù)碼相機(jī)在測量中的應(yīng)用將是攝影測量發(fā)展的必然趨勢。近年來由于測量技術(shù)計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和滲透，工程結(jié)構(gòu)體系的信息設(shè)計和施工 方法也有了很大的發(fā)展。在工程結(jié)構(gòu)中，傳統(tǒng)的位移測量方法主要是利用專業(yè)測量儀進(jìn)行 手工接觸測量。例如對邊坡位移的測量主要是利用精密經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和全站儀，通過定 期對邊坡控制網(wǎng)點進(jìn)行大地坐標(biāo)測量，每次測量后都把坐標(biāo)值與上次測量結(jié)果進(jìn)行比較， 從而得出邊坡位移的方向、大小和快慢。此方法存在許多不足之處首先，工作量巨大，耗 時，費力，效率低下；再者，與施工相互干擾，人為因素對測量精度影響較大，測量不穩(wěn)定； 其次，現(xiàn)場作業(yè)時間較長，許多現(xiàn)場條件比較惡劣，對測量人員的人身安全帶來威脅。而非 接觸測量則可以避免這些問題，由此可見，以工程結(jié)構(gòu)中的位移測量為應(yīng)用背景，研究非接 觸測量具有非常重要的實際意義。傳統(tǒng)技術(shù)中，傳感器監(jiān)測變形設(shè)備費用高，傳感器的布設(shè)、維護(hù)、施工困難，成本也 高；全站儀進(jìn)行變形監(jiān)測需人員進(jìn)行采集，耗費人力，對人員要求高，無法實現(xiàn)自動化，設(shè)備 昂貴；衛(wèi)星定位精度高但費用很高，無法普及。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種成本低廉、 適用廣泛、實用性好、穩(wěn)定安全、迅速預(yù)警的基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種基于數(shù)字照相技術(shù)的變形 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括圖像采集裝置、無線傳輸裝置、遠(yuǎn)程分析處理控制 裝置，所述的圖像采集裝置包括多個標(biāo)志點、數(shù)碼相機(jī)、工控機(jī)，所述的多個標(biāo)志點均勻設(shè) 于工程結(jié)構(gòu)的待監(jiān)控處，所述的數(shù)碼相機(jī)設(shè)于多個標(biāo)志點的相對側(cè)，所述的數(shù)碼相機(jī)與工 控機(jī)通過有線或無線連接，所述的工控機(jī)通過無線傳輸裝置與遠(yuǎn)程分析處理控制裝置無線 連接。所述的多個標(biāo)志點的數(shù)量為3-50個，各標(biāo)志點包括混凝土基座、支撐桿和標(biāo)志 面，所述的標(biāo)志面通過支撐桿設(shè)于混凝土基座的上方。所述的標(biāo)志面為一黑底的正方形，其中心處設(shè)有一白色的標(biāo)志圓。所述的標(biāo)志面的尺寸范圍為(100-400) mmX (100-400) mm，標(biāo)志圓直徑范圍為 50-200mm。[0010]所述的數(shù)碼相機(jī)為佳能G9數(shù)碼相機(jī)。所述的數(shù)碼相機(jī)與工程結(jié)構(gòu)的待監(jiān)控處的距離在50m以內(nèi)。所述的數(shù)碼相機(jī)與工程結(jié)構(gòu)的待監(jiān)控處的距離范圍為l-50m。所述的圖像采集裝置還包括云臺，所述的數(shù)碼相機(jī)以及工控機(jī)設(shè)于云臺上，所述 的工程結(jié)構(gòu)的待監(jiān)控處為邊坡，所述的多個標(biāo)志點的混凝土基座均勻埋設(shè)于邊坡的地面 下。所述的工程結(jié)構(gòu)的待監(jiān)控處為隧道斷面，所述的數(shù)碼相機(jī)設(shè)于可通視的隧道拱 頂，所述的多個標(biāo)志點的混凝土基座均勻埋設(shè)于隧道斷面內(nèi)。所述的無線傳輸裝置通過CDMA網(wǎng)絡(luò)或GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程分析處理控制裝置連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點1、成本低廉采用普通數(shù)碼相機(jī)，價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于工業(yè)用測量相機(jī)，現(xiàn)場無需人員操 作大大降低人力成本，維護(hù)成本也相當(dāng)?shù)?，現(xiàn)行邊坡監(jiān)測的其他方法成本均大大高于本實 用新型；2、適用廣泛、實用性好傳輸系統(tǒng)采用無限傳輸，在手機(jī)信號覆蓋區(qū)都能實現(xiàn)數(shù)據(jù) 傳輸和指令下達(dá)，不受有線網(wǎng)絡(luò)限制，對邊坡普遍分布的偏遠(yuǎn)地區(qū)尤其適用；3、穩(wěn)定安全、預(yù)警迅速經(jīng)過現(xiàn)場工控機(jī)初步分析、壓縮后，數(shù)據(jù)傳輸量小，不會發(fā) 生數(shù)據(jù)擁堵和傳輸滯后現(xiàn)象，且遠(yuǎn)程分析處理系統(tǒng)穩(wěn)定、高效，保證了對危險的迅速預(yù)警。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的標(biāo)志點的示意圖；圖3為本實用新型實施例1的現(xiàn)場監(jiān)測布置圖；圖4為本實用新型實施例2的現(xiàn)場監(jiān)測布置圖；圖5為本實用新型的系統(tǒng)工作流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例1如圖1-2所示，基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括圖像采集裝置1、無 線傳輸裝置2以及遠(yuǎn)程分析處理控制裝置3，圖像采集裝置1包括多個標(biāo)志點12、數(shù)碼相機(jī) 10、工控機(jī)13，16個標(biāo)志點12均勻設(shè)于工程結(jié)構(gòu)的待監(jiān)控處，數(shù)碼相機(jī)10設(shè)于16個標(biāo)志 點12的相對側(cè)，數(shù)碼相機(jī)10與工控機(jī)13通過有線或無線連接，工控機(jī)13通過無線傳輸裝 置2與遠(yuǎn)程分析處理控制裝置3無線連接。標(biāo)志點12包括混凝土基座120、支撐桿121以及標(biāo)志面122，標(biāo)志面122通過支 撐桿121設(shè)于混凝土基座120的上方，標(biāo)志面122為一黑底的正方形，其中心處設(shè)有一白 色的標(biāo)志圓；數(shù)碼相機(jī)10與工程結(jié)構(gòu)待監(jiān)控處的距離在50m以內(nèi)；正方形標(biāo)志面的尺寸為 200mm*200mm，其上面的標(biāo)志圓直徑為IOOmm ；數(shù)碼相機(jī)10為佳能G9數(shù)碼相機(jī)；無線傳輸裝 置2通過CDMA網(wǎng)絡(luò)或者GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程分析處理控制裝置3連接。目前國內(nèi)市場上一千 兩百萬以上像素數(shù)碼相機(jī)都可以作為本系統(tǒng)的監(jiān)測用數(shù)碼相機(jī)。[0029]如圖3所示，本實施例用于邊坡4的監(jiān)控，其中圖像采集裝置1還包括云臺11， 數(shù)碼相機(jī)10以及工控機(jī)13設(shè)于云臺11上，標(biāo)志點12的混凝土基座120均勻埋設(shè)于邊坡 4的地面下；云臺作為固定數(shù)碼相機(jī)的基座和保護(hù)數(shù)碼相機(jī)、工控機(jī)等的保護(hù)罩；標(biāo)志點根 據(jù)實際邊坡以行為單位間隔一定距離布設(shè)在邊坡上，數(shù)碼相機(jī)固定在云臺上，相機(jī)與邊坡 距離建議控制在50m以內(nèi)；本實施例主要通過架設(shè)在云臺內(nèi)的數(shù)碼相機(jī)對布設(shè)在邊坡上的 標(biāo)志點進(jìn)行拍照，在本地組建有線或無線網(wǎng)絡(luò)將圖像信息傳輸至工控機(jī)儲存并進(jìn)行初步分 析，運(yùn)用CDMA或GPRS無線傳輸將工控機(jī)初步分析、壓縮得到的數(shù)字信息傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù) 器，遠(yuǎn)程服務(wù)器接收、分析信息并控制數(shù)碼相機(jī)拍照，對結(jié)果進(jìn)行評價和預(yù)警，并針對分析 結(jié)果調(diào)整數(shù)碼相機(jī)拍攝時間和拍攝間隔滿足監(jiān)測要求。實施例2如圖4所示，將基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)用于隧道斷面5的監(jiān)控，其 中數(shù)碼相機(jī)10設(shè)于可通視的隧道拱頂，多個標(biāo)志點12的混凝土基座120均勻埋設(shè)于隧道 斷面5內(nèi)；標(biāo)志點根據(jù)實際隧道在斷面上布設(shè)多個標(biāo)志點，數(shù)碼相機(jī)固定在能夠通視的隧 道拱頂，相機(jī)與隧道待測斷面距離建議控制在50m以內(nèi)，可同時用一臺數(shù)碼相機(jī)測多組通 視斷面。本實施例基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)與實施例1描述相 同。標(biāo)志點，為配套圖像處理系統(tǒng)開發(fā)的專用圖形標(biāo)志點，為黑底的白色圓形； 如圖2所示，標(biāo)志點采用黑底白色圓形，外部為正方形，內(nèi)部為白色圓形，黑色輪廓為 200mmX200mm,中心白色標(biāo)志圓直徑為100mm，標(biāo)志點大小可根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。標(biāo)志 點下附支撐桿，材質(zhì)為鋼鐵，底部為混凝土基礎(chǔ)埋設(shè)在邊坡地面下用以固定標(biāo)志點。工控機(jī)在現(xiàn)場采集保存原始圖像，進(jìn)行初步分析；遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)，可根據(jù)實際情況 選用CDMA或GPRS，實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器和服務(wù)器指令的下達(dá)；遠(yuǎn)程分析處理控制系 統(tǒng)，在遠(yuǎn)離工地現(xiàn)場的控制室內(nèi)，包括服務(wù)器和系統(tǒng)軟件，進(jìn)行圖像處理分析、數(shù)據(jù)儲存、數(shù) 據(jù)查看、系統(tǒng)預(yù)警和系統(tǒng)控制等。圖像處理時采用亞像素技術(shù)提高處理精度。首先運(yùn)用重心法粗略確定圓心位置 與半徑；再運(yùn)用0⑶法，用構(gòu)造的掩?；趫A心以一定角度(20° )旋轉(zhuǎn)尋找圓邊緣精確位 置，得到36組圓邊緣點坐標(biāo)；最后基于尋找到的待測圓邊緣點進(jìn)行圓的最小二乘擬合，得 到圓心坐標(biāo)。本實用新型的系統(tǒng)工作流程如圖5所示，首先將相機(jī)標(biāo)定，然后安裝設(shè)備，其中包 括安置測點及固定數(shù)碼相機(jī)，測量兩最遠(yuǎn)標(biāo)志點中心實際距離，工控機(jī)系統(tǒng)、程序調(diào)試，建 立無線遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)四個部分，設(shè)備安裝好后設(shè)定拍照的時間間隔，再進(jìn)行拍照，通過工控 機(jī)對圖像進(jìn)行處理并識別確定各測點的位置，運(yùn)用無線傳輸裝置通過無線網(wǎng)絡(luò)適時上傳識 別結(jié)果，服務(wù)器——遠(yuǎn)程分析處理控制裝置對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷是否預(yù)警，如果有預(yù)警，則 調(diào)整拍攝次數(shù)和間隔，再次設(shè)定間隔時間進(jìn)行拍照，如果沒有預(yù)警，則繼續(xù)拍照。實施例3基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)用于隧道斷面的監(jiān)控，數(shù)碼相機(jī)設(shè)于可通 視的隧道拱頂，根據(jù)實際隧道在隧道斷面的待監(jiān)控處設(shè)有5個標(biāo)志點，5個標(biāo)志點的混凝土 基座均勻埋設(shè)于隧道斷面內(nèi)，標(biāo)志點包括混凝土基座、支撐桿和標(biāo)志面，標(biāo)志面通過支撐桿 設(shè)于混凝土基座的上方，標(biāo)志面為一黑底的正方形，其中心處設(shè)有一白色的標(biāo)志圓，標(biāo)志面的正方形黑底的尺寸為IOOmmX 100mm，中心白色標(biāo)志圓直徑為50mm，標(biāo)志點大小可根據(jù)實 際情況進(jìn)行調(diào)整。數(shù)碼相機(jī)固定在能夠通視的隧道拱頂，相機(jī)與隧道待測斷面距離為lm，可 同時用一臺數(shù)碼相機(jī)測多組通視斷面。本實施例的其他結(jié)構(gòu)與實施例1描述相同。實施例4基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)用于邊坡的監(jiān)控，其中圖像采集裝置包括 包括數(shù)碼相機(jī)、工控機(jī)、云臺和50個標(biāo)志點。數(shù)碼相機(jī)以及工控機(jī)設(shè)于云臺上，50個標(biāo)志點 的混凝土基座均勻埋設(shè)于邊坡的地面下；云臺作為固定數(shù)碼相機(jī)的基座和保護(hù)數(shù)碼相機(jī)、 工控機(jī)等的保護(hù)罩；標(biāo)志點根據(jù)實際邊坡以行為單位間隔一定距離布設(shè)在邊坡上，數(shù)碼相 機(jī)固定在云臺上，相機(jī)與邊坡距離為50m ；標(biāo)志點包括混凝土基座、支撐桿和標(biāo)志面，標(biāo)志 面通過支撐桿設(shè)于混凝土基座的上方，標(biāo)志面為一黑底的正方形，其中心處設(shè)有一白色的 標(biāo)志圓，標(biāo)志面的正方形黑底的尺寸為400mmX400mm，中心白色標(biāo)志圓直徑為200mm，標(biāo)志 點大小可根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。本實施例的其他結(jié)構(gòu)與實施例1描述相同。
權(quán)利要求一種基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括圖像采集裝置、無線傳輸裝置、遠(yuǎn)程分析處理控制裝置，所述的圖像采集裝置包括多個標(biāo)志點、數(shù)碼相機(jī)、工控機(jī)，所述的多個標(biāo)志點均勻設(shè)于工程結(jié)構(gòu)的待監(jiān)控處，所述的數(shù)碼相機(jī)設(shè)于多個標(biāo)志點的相對側(cè)，所述的數(shù)碼相機(jī)與工控機(jī)通過有線或無線連接，所述的工控機(jī)通過無線傳輸裝置與遠(yuǎn)程分析處理控制裝置無線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 所述的多個標(biāo)志點的數(shù)量為3-50個，各標(biāo)志點包括混凝土基座、支撐桿和標(biāo)志面，所述的 標(biāo)志面通過支撐桿設(shè)于混凝土基座的上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 所述的標(biāo)志面為一黑底的正方形，其中心處設(shè)有一白色的標(biāo)志圓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 所述的標(biāo)志面的尺寸范圍為(100-400)mmX (100_400)mm，標(biāo)志圓直徑范圍為50_200mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 所述的數(shù)碼相機(jī)為佳能G9數(shù)碼相機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 所述的數(shù)碼相機(jī)與工程結(jié)構(gòu)的待監(jiān)控處的距離在50m以內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 所述的數(shù)碼相機(jī)與工程結(jié)構(gòu)的待監(jiān)控處的距離為l-50m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述 的圖像采集裝置還包括云臺，所述的數(shù)碼相機(jī)以及工控機(jī)設(shè)于云臺上，所述的工程結(jié)構(gòu)的 待監(jiān)控處為邊坡，所述的多個標(biāo)志點的混凝土基座均勻埋設(shè)于邊坡的地面下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述 的工程結(jié)構(gòu)的待監(jiān)控處為隧道斷面，所述的數(shù)碼相機(jī)設(shè)于可通視的隧道拱頂，所述的多個 標(biāo)志點的混凝土基座均勻埋設(shè)于隧道斷面內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述 的無線傳輸裝置通過CDMA網(wǎng)絡(luò)或GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程分析處理控制裝置連接。
專利摘要本實用新型涉及一種基于數(shù)字照相技術(shù)的變形遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括圖像采集裝置、無線傳輸裝置、遠(yuǎn)程分析處理控制裝置，所述的圖像采集裝置包括多個標(biāo)志點、數(shù)碼相機(jī)、工控機(jī)，所述的多個標(biāo)志點均勻設(shè)于工程結(jié)構(gòu)的待監(jiān)控處，所述的數(shù)碼相機(jī)設(shè)于多個標(biāo)志點的相對側(cè)，所述的數(shù)碼相機(jī)與工控機(jī)通過有線或無線連接，所述的工控機(jī)通過無線傳輸裝置與遠(yuǎn)程分析處理控制裝置無線連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有成本低廉、適用廣泛、實用性好、穩(wěn)定安全、預(yù)警迅速等優(yōu)點。
文檔編號G01B11/16GK201757642SQ20102027575
公開日2011年3月9日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者劉學(xué)增, 葉康, 朱合華, 羅仁立 申請人:同濟(jì)大學(xué)