基于可見光成像技術(shù)的橋梁撓度監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及橋梁安全評估領(lǐng)域，具體的講是基于可見光成像技術(shù)的橋梁撓度監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，各式各樣的橋梁在社會生活中發(fā)揮著極其重要的作用。橋梁是交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，它在國民經(jīng)濟(jì)生活中有著重要的地位，它是否能安全運(yùn)營直接關(guān)系到國家及人民的生命財產(chǎn)安全。其中撓度作為橋梁安全評估的關(guān)鍵參數(shù)之一，對橋梁的健康有很大的影響，對撓度的測量是橋梁參數(shù)監(jiān)測中必不可少的，可以通過監(jiān)測撓度的變化來評估橋梁存在的安全風(fēng)險。
[0003]目前對橋梁撓度的監(jiān)測現(xiàn)有技術(shù)主要分為光纖光柵傳感器測量、全站儀自動掃描測量、位移傳感器測量、加速度傳感器測量，其中光纖光柵傳感器測量、位移傳感器測量和加速度傳感器測量均采用接觸式的測量方法，分別存在一定缺陷，如光纖光柵傳感器測量需預(yù)埋在橋板中故修建橋梁時必須安裝，后續(xù)維護(hù)難度大，易于被重型車輛碾壓折斷。位移傳感器測量必須與測點(diǎn)相接觸在實(shí)際測量時存在難以操作的問題。加速度傳感器測量對于低頻靜態(tài)測量效果較差，為獲得撓度必須進(jìn)行多次測量。全站儀自動掃描測量是對橋梁各個測點(diǎn)進(jìn)行多天次連讀掃描，其缺陷在于各測點(diǎn)不能同步且時效性較差。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)基于激光監(jiān)測橋梁振幅從而實(shí)現(xiàn)對橋梁實(shí)施監(jiān)控，提供的技術(shù)方案為通過采集和對比激光照射固定于橋梁上的靶標(biāo)前后的光信號并通過調(diào)制解調(diào)器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，最終計算出橋梁縱向和橫向位移。該技術(shù)的主要缺點(diǎn)在于，提供的技術(shù)方案局限于激光，需要使用激光發(fā)射和接收裝置，光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時需要使用調(diào)制解調(diào)器和復(fù)雜的計算才能解算出橋梁的振幅，計算過于復(fù)雜，系統(tǒng)制造、安裝和維護(hù)成本過高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題，就是以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于可見光成像技術(shù)的橋梁撓度監(jiān)測系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型為解決以上問題提供的技術(shù)方案是，基于可見光成像技術(shù)的橋梁撓度監(jiān)測系統(tǒng)，包括中央數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊、信息傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和CCD撓度監(jiān)測模塊，其中中央數(shù)據(jù)處理模塊分別與顯示模塊、信息傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和CCD撓度監(jiān)測模塊連接，其中CXD撓度監(jiān)測模塊包括一級處理器、CXD撓度控制器、CXD面陣探測器、靶標(biāo)、LED光源、光學(xué)發(fā)射裝置和光學(xué)接收裝置。CCD撓度控制器與光學(xué)發(fā)射裝置和LED光源連接，CCD面陣探測器與光學(xué)接收裝置和一級處理器連接，光學(xué)發(fā)射裝置和光學(xué)接收裝置與靶標(biāo)面對面安裝，CCD撓度控制器控制連接的LED光源發(fā)射可見光，經(jīng)光學(xué)發(fā)射裝置整形成圓光束后發(fā)射至靶標(biāo)上形成光斑，CCD面陣探測器通過光學(xué)接收裝置接收靶標(biāo)反射的光束采集光斑圖像，一級處理器根據(jù)CCD面陣探測器采集的光斑圖像偏移的幾何數(shù)據(jù)計算橋梁的撓度值。使用可見光作為傳輸媒介，將橋梁的撓度變化通過靶標(biāo)反射光斑的位移從幾何圖像中反映出來，不經(jīng)過復(fù)雜的算法運(yùn)算即可以簡便并直觀的得到撓度變化。
[0007]進(jìn)一步的，靶標(biāo)剛性固定于橋梁上，靶標(biāo)包括基板、反射層和吸光層，反射層覆蓋于基板上，吸光層覆蓋于反射層上，所述吸光層有通孔，用于采集圓形光斑。
[0008]可選的，吸光層為黑色氧化鋁薄膜層，反射層為全光譜反射膜。
[0009]可選的，基板為橋梁的一部分。
[0010]進(jìn)一步的，吸光層的所有通孔被光束覆蓋，所述通孔個數(shù)大于等于2。通過使用多通孔的結(jié)構(gòu)使得撓度值計算更精確。
[0011 ]進(jìn)一步的，通孔中相鄰?fù)组g距相等。
[0012]可選的，還包括車輛識別器和告警模塊，所述車輛識別器和告警模塊分別與中央數(shù)據(jù)處理模塊連接。
[0013]進(jìn)一步的，一級處理器將撓度值傳輸至中央數(shù)據(jù)處理模塊，中央數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)預(yù)設(shè)撓度閾值判斷橋梁撓度值是否超過告警界限并由顯示模塊顯示。
[0014]進(jìn)一步的，撓度值超過告警界限，中央數(shù)據(jù)處理模塊通過車輛識別器記錄車輛車牌號碼并通過告警模塊進(jìn)行告警，同時通過數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行記錄并通過信息傳輸模塊將告警、撓度值、車輛車牌號碼等信息傳輸至路橋監(jiān)控中心。
[0015]進(jìn)一步的，LED光源、光學(xué)發(fā)射裝置、靶標(biāo)和光學(xué)接收裝置之間為光連接，CCD撓度控制器、C⑶面陣探測器和一級處理器間為電連接。
[0016]可選的，信息傳輸模塊使用無線傳輸，包括3G/4G網(wǎng)。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是，使用非接觸的監(jiān)測方法，采用可見光作為傳輸媒介。從而有效的解決了接觸式監(jiān)測方法帶來的操作難度高精度低的問題，可以監(jiān)測橋梁撓度，提高了監(jiān)測的準(zhǔn)確性。同時使用可見光作為傳輸媒介，將橋梁的撓度變化通過靶標(biāo)反射光斑的位移從幾何圖像中反映出來，不使用復(fù)雜的運(yùn)算僅通過幾何圖像可得到撓度值變化。靶標(biāo)采用多通孔的結(jié)構(gòu)在CCD面陣探測器上呈現(xiàn)多個反射光斑，可實(shí)時反映橋梁的撓度變化，同時可以通過增加告警裝置使基于可見光成像技術(shù)的橋梁撓度監(jiān)測系統(tǒng)具有對超載車輛進(jìn)行告警的功能。
[0018]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型。
【附圖說明】
[0019]圖1為基于可見光成像技術(shù)的橋梁撓度監(jiān)測系統(tǒng)連接示意圖；
[0020]圖2為CXD撓度監(jiān)測模塊連接示意圖；
[0021 ]圖3為C⑶撓度監(jiān)測模塊工作示意圖；
[0022]圖4為靶標(biāo)通孔示意圖；
[0023]圖5為一種添加告警系統(tǒng)和車輛識別器的基于可見光成像技術(shù)的橋梁撓度監(jiān)測系統(tǒng)連接示意圖。
[0024]圖中標(biāo)記:I為基板、2為反射層、3為吸光層、4為光學(xué)發(fā)射裝置、5為LED光源、6為CXD撓度控制器、7為一級處理器、8為CXD面陣探測器、9為光學(xué)接收裝置、10為靶標(biāo)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示，基于可見光成像技術(shù)的橋梁撓度監(jiān)測系統(tǒng)連接示意圖，其中中央數(shù)據(jù)處理模塊分別與顯示模塊、信息傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和CCD撓度監(jiān)測模塊連接。通過CCD撓度監(jiān)測模塊監(jiān)測橋梁撓度值，撓度值傳遞至中央數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理判斷是否超過告警界限，數(shù)據(jù)存儲模塊記錄撓度值，顯示模塊對監(jiān)測的撓度值進(jìn)行顯示，信息傳輸模塊將撓度值傳輸至其他外接設(shè)備。
[0026]如圖2和圖3所示，CXD撓度監(jiān)測模塊連接示意圖和CCD撓度監(jiān)測模塊工作示意圖，C⑶撓度監(jiān)測模塊包括一級處理器7、(XD撓度控制器6、C⑶面陣探測器8、靶標(biāo)10、LED光源5、光學(xué)發(fā)射裝置4和光學(xué)接收裝置9 ο中央數(shù)據(jù)處理模塊與CCD撓度監(jiān)測模塊連接，如圖2所示。CCD撓度控制器