[发明专利]一种桥梁动态称重系统

说明书

本发明提供一种视觉技术辅助的桥梁动态称重系统，其特征在于，包括：至少一个动应变计，设置在桥梁的预定截面底部，用于对车辆通过桥梁时产生的桥梁结构动应变数据进行采集；至少一个桥梁交通监控装置，设置在桥梁的桥面上方，用于记录桥梁上通过的车辆并生成车辆监控视频；以及计算处理装置，分别与动应变计以及计算处理装置相通信连接，用于对桥梁结构动应变数据以及车辆监控视频进行计算处理从而获取车辆的车重，其中，计算处理装置具有：用于处理桥梁结构动应变数据的动应变处理部；用于识别车辆监控视频的视频车辆识别部；用于将位置信息转换为实际位置坐标的车辆坐标转换部；以及用于计算车辆车重的车重计算部。

技术领域

本发明涉及公路桥梁安全监测领域，具体涉及一种桥梁动态称重系统。

背景技术

现代桥梁是为交通目的而设计建造的，因此获取桥上行驶车辆的重量、速度、数量、类型以及时空分布等交通信息，对于桥梁结构的设计规范改进、安全性评价与养护决策具有重要意义。有鉴于此，国内外针对桥梁交通信息的识别进行了大量研究，其中的研究重点是桥梁动态称重技术。

通俗地说，桥梁动态称重技术的原理是将装有结构健康监测系统的桥梁视为一杆“秤”，然后用这杆“秤”去称量桥上车辆的重量。传统的桥梁动态称重系统使用安装于桥面铺装上的感应线圈或者交通雷达探测实现对车辆位置信息的获取，但这些系统成本高昂，耐久性欠佳，安装或维修需中断交通，不适用于老桥及交通量大的已建桥梁。

发明内容

为解决上述问题，提供一种简单易行、稳定可靠、成本低廉的桥梁动态称重系统，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种视觉技术辅助的桥梁动态称重系统，其特征在于，包括：至少一个动应变计，设置在桥梁的预定截面底部，用于对车辆通过桥梁时产生的桥梁结构动应变数据进行采集；至少一个桥梁交通监控装置，设置在桥梁的桥面上方，用于记录桥梁上通过的车辆并生成车辆监控视频；以及计算处理装置，分别与动应变计以及计算处理装置相通信连接，用于对桥梁结构动应变数据以及车辆监控视频进行计算处理从而获取车辆的车重，其中，计算处理装置具有：动应变处理部，用于对桥梁结构动应变数据进行处理从而获取该桥梁结构动应变数据的静态成分的峰值；视频车辆识别部，用于通过预先训练的深度神经网络模型对车辆监控视频进行识别从而获取车辆监控视频中车辆的位置信息与该位置信息对应的时间信息；车辆坐标转换部，用于根据预定的车辆位置坐标转换方法对位置信息进行转换从而获取车辆的实际位置坐标；车速计算部，根据时间信息以及车辆坐标转换部将对应的位置信息转换的实际位置坐标计算车辆的车速；以及车重计算部，用于对根据静态成分的峰值、实际位置坐标以及预先标定的桥梁影响面计算获取车辆的轴重以及车重。

本发明提供的桥梁动态称重系统，还可以具有这样的技术特征，其中，动应变处理部具有：应变截取单元，用于在桥梁结构动应变数据中截取由车辆激起的动应变信号段；静态成分计算单元，用于通过局部回归算法对动应变信号段进行处理从而获取静态成分；以及峰值提取单元，用于从静态成分中提取静态成分的峰值。

本发明提供的桥梁动态称重系统，还可以具有这样的技术特征，其中，计算处理装置还具有车流信息统计部，车流信息统计部能够根据车重计算部计算出的车重的数量以及视频车辆识别部识别出的车辆位置信息和车辆数量统计桥梁的车流统计信息。

本发明提供的桥梁动态称重系统，还可以具有这样的技术特征，其中，视频车辆识别部对车辆监控视频进行识别从而获取车辆监控视频中车辆的位置信息时，还能够获取车辆的车轴数以及车型信息。

本发明提供的桥梁动态称重系统，还可以具有这样的技术特征，其中，车重计算部对单辆车辆通过桥梁时进行计算的车重计算方法为：