[发明专利]全桥面移动荷载空间分布监测系统

说明书

本发明公开一种基于动态称重和多视频信息融合的全桥面移动荷载空间分布监测系统，在桥面起始位置布设动态称重系统获取移动荷载的车重信息，沿桥布置多个摄像头获取覆盖全桥面的交通流视频信息，相邻两个摄像头的视野存在重叠区域，现场布置信息采集和网络通讯系统，并在云端部署信息处理分析总控系统，结合卡尔曼滤波技术和视野分界线法对视界内车辆轨迹和位置进行跟踪，并按照车辆跨越动态称重系统压电传感器所在线槽的时间将动态称重与监控多视频信息进行融合，实现对全桥面范围内的移动荷载的大小和位置地准确实时识别。本发明的优点是计算速度快，识别精度高，适用于各类桥梁桥面或路面移动车辆荷载在指定区域的全覆盖监测。

技术领域

本发明涉及桥梁健康监测领域，特别涉及一种基于动态称重和多视频信息融合的全桥面移动荷载空间分布监测系统及其监测方法。

背景技术

车辆荷载是公路桥梁所承受的主要可变荷载。随着交通产业的快速发展，在交通流量快速增长的同时超载车辆数量也明显增加。车辆超载和交通荷载的反复作用已成为影响桥梁运行安全和缩短桥梁服务寿命的主要原因。因此，准确识别桥面移动荷载的大小和位置变得非常重要。

对于移动车辆荷载的识别，目前主要手段有两种。第一种是利用动态称重系统获取车辆的车重、轴重和车速等数据进行直接识别，这种方法仅仅能够获得桥梁单个截面的荷载分布；另一种以梁为基本力学模型，通过第一解析法(IMI)、第二解析法(IMII)、时域法(TDM)和频时域法(FTDM)等间接手段识别，这些方法在理想情况下，或者说在结构足够简单情况下可以有效识别荷载的大小。然而，这两类方法均无法实现荷载在桥面空间分布的识别。

目前，动态称重系统和视频监控系统广泛应用于桥梁的交通管理和安全监控中，特别是对于大跨度桥梁，顺桥向常常布置多个摄像机进行监控。由于单个摄像头的监控范围有限，所以必须设置多个摄像机以完成全桥面的连续监控。然而，目前的多摄像机监控手段仍然属于多个单摄像机监控的组合，摄像机之间并没有建立有效的联系。

目前，尚未有一种融合动态称重系统和多摄像机监控信息的方法，基于以上所述背景，需要发明一种融合动态称重系统和多摄像头监控信息的监测系统，实现全桥面车辆荷载实时分布的有效监控。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种识别精度高的基于动态称重和多视频信息融合的全桥面移动荷载空间分布监测系统。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种基于动态称重和多视频信息融合的全桥面移动荷载空间分布监测系统，在桥面起始位置布设动态称重系统获取移动荷载的车重信息，沿桥布置多个摄像头获取覆盖全桥面的交通流视频信息，相邻两个摄像头的视野存在重叠区域，现场布置信息采集和网络通讯系统，并在云端部署信息处理分析总控系统，结合卡尔曼滤波技术和视野分界线法对视界内车辆轨迹和位置进行跟踪，并按照车辆跨越动态称重系统压电传感器所在线槽的时间将动态称重与监控多视频信息进行融合，实现对全桥面范围内的移动荷载的大小和位置地准确实时识别。

本发明还提供了一种基于动态称重和多视频信息融合的全桥面移动荷载空间分布监测系统的监测方法，包括如下的步骤：

步骤1：根据车辆通过动态称重系统的时间将首个相机监控视频与动态称重系统测量信息进行融合；

步骤2：建立图像坐标和桥面坐标进行转换；

步骤3：单个摄像机移动目标的检测；

步骤4：根据卡尔曼滤波技术实现单摄像机目标的跟踪；

步骤5：根据视野分界线实现不同视野中相同目标的匹配；

步骤6：计算视野分界线。

所述信息处理分析总控系统包括初始化模块、单摄像头位置识别与跟踪模块、多摄像头信息融合对接模块和后处理模块。