[发明专利]基于可见光成像技术的桥梁挠度监测系统

说明书

本发明基于可见光成像技术的桥梁挠度监测系统，公开了一种基于可见光成像技术的实施监测桥梁挠度值变化的系统，其技术要点是：使用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挠度监测模块协同工作，使用非接触式的监测方式，以可见光作为监测媒介，通过由一级处理器、CCD挠度监测器、CCD面阵探测器、LED光源、光学发射装置、光学接收装置和靶标组成的CCD挠度监测模块实时监测桥梁的挠度值变化是否超过挠度界限。采用这样的系统，使用可见光替代激光作为传输媒介，将桥梁的扰度变化通过靶标反射光斑的位移从几何图像中反映出来，不使用复杂的运算仅通过图像可得到数据变化，同时系统成本大幅降低。

技术领域

本发明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。

中国专利(公开号：CN103424175A，公开日：2013.12.04)公开了一种基于激光监测桥梁振幅从而实现对桥梁实施监控的技术，该专利采用传统的光电成像法，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。该专利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。

发明内容

本发明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。

本发明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。