[发明专利]一种基于数字照相的岩土工程变形实时监测与预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩土工程变形实时监测与预警方法，特别是一种基于数字照相的岩土工程变形实时监测与预警方法。

背景技术

岩土工程领域，包括实验室与工程现场，特别是城市地铁及重要地下工程在修建过程中，为了确保工程结构或周边重要建构筑物的安全，非常重视和强调变形的实时监测，而一般常用的基于全站仪的实时变形监测系统，设备造价昂贵，使用操作复杂。目前，广泛应用的基于CCD的远程视频网络监控系统，也仅仅只能进行常规动态图像的采集与回放，不能实现目标的图像采集与变形分析的同步进行以及以此为基础的实时变形预警功能，同时，以动态影像采集为主要功能的CCD摄像头存储的静态图像清晰度比数码相机要低很多，若用于变形分析则精度较低；而采用高清数码相机代替一般CCD摄像头作为岩土工程目标（如实验模型或工程结构）的普通数字照相量测系统虽然解决了采集图像清晰度和图像实时采集的问题，但不能实现图像的实时处理、变形计算和结果可视化。因此，当前岩土工程变形观测方法未能有效解决连续实时监测、实时分析与实时预警的问题。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于数字照相的岩土工程变形实时监测与预警方法，解决现有基于数字照相的变形监测技术不能实现图像采集与图像变形同步分析的问题。

本发明的目的是这样实现的：包括以下步骤：（a）采用高清数码相机和与高清数码相机配套的照明灯作为岩土工程目标的图像采集设备，对岩土工程目标表面进行监测；在实验室内监测岩土工程目标表面时，不设置人工标志点；在较大工程结构监测岩土工程目标表面时，对该岩土工程目标表面设置“十字形”人工标志点；（b）在距岩土工程目标约2～4m处架设高清数码相机和照明灯，高清数码相机与监测现场一台计算机连接，高清数码相机和照明灯均对准岩土工程目标，调节高清数码相机相关参数以使图像清晰，连续拍摄两幅图像，并将图像通过数据电缆存储到连接计算机的预设文件夹上；（c）在连接的计算机上启动自制的数字照相量测软件程序PhotoMonitor，设定本次监控目标的预警值，所述的预警值包括位移预警值和位移速率预警值，添加上述两幅图像到软件程序中的一组图像集合名称—“分析图像序列”中，同时在第一幅图像上人工设置监测点；（d）利用高清数码相机带有的图像采集设置软件设定图像采集频率，开始进行岩土工程目标的图像实时采集工作；（e）新采集的图像通过数据电缆传输到计算机预设的文件夹后，PhotoMonitor软件自动感知该预设文件夹的新增图像并自动添加到“分析图像序列”中；（f）应用数字散斑相关分析原理，PhotoMonitor开始自动对每幅新增图像进行监测点的位移和位移速率分析，所述的监测点已在第一幅图像上人工布置，同时根据已设定的预警值进行监测点安全状态的评判；（g）分析完毕后，PhotoMonitor自动将监测点的位移、位移速率以曲线的形式和安全评判结果以文字的形式实时显示在本地计算机的屏幕上或通过无线网络显示在远程计算机屏幕上，当监测点的位移或位移速率超过了设定预警值时，PhotoMonitor将以短信的形式告知有关人员以引起重视，实现基于数字照相的岩土工程变形实时远程监测与预警。

所述的步骤（b）中，高清数码相机需要调节的参数包括通信参数和镜头参数，通信参数调节内容主要包括摄像机所在串口号、波特率、数据位和停止位四个参数，其中，串口号要确保与摄像机实际所在位置一致；镜头参数调节内容主要包括变倍、聚焦和光圈三个参数，一般先根据周围环境光线的明暗调节光圈，光线暗则要进光量大，即光圈调大，反之则调小，然后，调节变倍，相当于将拍摄目标拉近或推远，调好变倍后，再调节聚焦，使目标肉眼看起来清晰。

所述的步骤（c）中，启动PhotoMonitor后，首先需要在该系统中新建一个“项目文件”来存储本次的实时监测数据；然后在生成该“项目文件”的软件界面中输入本次变形监测的预警值，添加前两幅图像到“分析图像序列”中；最后利用PhotoMonitor中的“测点布置”功能在显示的第一幅图像上用鼠标自由选定图像中的几个点来作为本次变形监测的监测点。