[实用新型]基于可见光成像技术的桥梁挠度监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及桥梁安全评估领域，具体的讲是基于可见光成像技术的桥梁挠度监测系 统。

背景技术

随着经济高速发展，各式各样的桥梁在社会生活中发挥着极其重要的作用。桥梁是交通 运输网络的重要组成部分，它在国民经济生活中有着重要的地位，它是否能安全运营直接关 系到国家及人民的生命财产安全。其中挠度作为桥梁安全评估的关键参数之一，对桥梁的健 康有很大的影响，对挠度的测量是桥梁参数监测中必不可少的，可以通过监测挠度的变化来 评估桥梁存在的安全风险。

目前对桥梁挠度的监测现有技术主要分为光纤光栅传感器测量、全站仪自动扫描测量、 位移传感器测量、加速度传感器测量，其中光纤光栅传感器测量、位移传感器测量和加速度 传感器测量均采用接触式的测量方法，分别存在一定缺陷，如光纤光栅传感器测量需预埋在 桥板中故修建桥梁时必须安装，后续维护难度大，易于被重型车辆碾压折断。位移传感器测 量必须与测点相接触在实际测量时存在难以操作的问题。加速度传感器测量对于低频静态测 量效果较差，为获得挠度必须进行多次测量。全站仪自动扫描测量是对桥梁各个测点进行多 天次连读扫描，其缺陷在于各测点不能同步且时效性较差。

现有技术基于激光监测桥梁振幅从而实现对桥梁实施监控，提供的技术方案为通过采集 和对比激光照射固定于桥梁上的靶标前后的光信号并通过调制解调器将光信号转换成电信 号，最终计算出桥梁纵向和横向位移。该技术的主要缺点在于，提供的技术方案局限于激光， 需要使用激光发射和接收装置，光学系统结构复杂，同时需要使用调制解调器和复杂的计算 才能解算出桥梁的振幅，计算过于复杂，系统制造、安装和维护成本过高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是以上现有技术存在的问题，提供一种基于可见光 成像技术的桥梁挠度监测系统。

本实用新型为解决以上问题提供的技术方案是，基于可见光成像技术的桥梁挠度监测系 统，包括中央数据处理模块、显示模块、信息传输模块、数据存储模块和CCD挠度监测模块， 其中中央数据处理模块分别与显示模块、信息传输模块、数据存储模块和CCD挠度监测模块 连接，其中CCD挠度监测模块包括一级处理器、CCD挠度控制器、CCD面阵探测器、靶标、LED 光源、光学发射装置和光学接收装置。CCD挠度控制器与光学发射装置和LED光源连接，CCD 面阵探测器与光学接收装置和一级处理器连接，光学发射装置和光学接收装置与靶标面对面 安装，CCD挠度控制器控制连接的LED光源发射可见光，经光学发射装置整形成圆光束后发 射至靶标上形成光斑，CCD面阵探测器通过光学接收装置接收靶标反射的光束采集光斑图像， 一级处理器根据CCD面阵探测器采集的光斑图像偏移的几何数据计算桥梁的挠度值。使用可 见光作为传输媒介，将桥梁的挠度变化通过靶标反射光斑的位移从几何图像中反映出来，不 经过复杂的算法运算即可以简便并直观的得到挠度变化。

进一步的，靶标刚性固定于桥梁上，靶标包括基板、反射层和吸光层，反射层覆盖于基 板上，吸光层覆盖于反射层上，所述吸光层有通孔，用于采集圆形光斑。

可选的，吸光层为黑色氧化铝薄膜层，反射层为全光谱反射膜。

可选的，基板为桥梁的一部分。

进一步的，吸光层的所有通孔被光束覆盖，所述通孔个数大于等于2。通过使用多通孔 的结构使得挠度值计算更精确。

进一步的，通孔中相邻通孔间距相等。

可选的，还包括车辆识别器和告警模块，所述车辆识别器和告警模块分别与中央数据处 理模块连接。

进一步的，一级处理器将挠度值传输至中央数据处理模块，中央数据处理模块根据预设 挠度阈值判断桥梁挠度值是否超过告警界限并由显示模块显示。

进一步的，挠度值超过告警界限，中央数据处理模块通过车辆识别器记录车辆车牌号码 并通过告警模块进行告警，同时通过数据存储模块进行记录并通过信息传输模块将告警、挠 度值、车辆车牌号码等信息传输至路桥监控中心。

进一步的，LED光源、光学发射装置、靶标和光学接收装置之间为光连接，CCD挠度控制 器、CCD面阵探测器和一级处理器间为电连接。

可选的，信息传输模块使用无线传输，包括3G/4G网。