橋梁載重監測方法、裝置及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及橋梁監測技術領域，特別涉及一種橋梁載重監測方法、裝置及系統。
【背景技術】
[0002] 隨著交通運輸事業的蓬勃發展，公路交通流量的不斷增多以及載重量的不斷增 大，現有橋梁結構的承載能力和可靠性面臨著嚴峻的考驗，對于車輛荷載而言，其主要由車 重、軸重、軸距及車間距等多個參數影響著產生于橋梁結構中的效應；而對于橋梁結構，由 于荷載和抗力的內在相關性，其承載能力需滿足車輛的構型、載重量、載重量在各軸上的分 配、車輛在橋上的位置以及橋梁跨徑等方面的要求。車輛擁擠堵塞，許多橋梁上車輛前后間 距僅3. 0~5. 0m，造成橋梁損壞加劇，形成惡性循環，車輛及行人的安全受到威脅。更為嚴 重的是，由此引發的橋梁垮塌事故令人觸目驚心。
[0003] 對于小跨徑橋梁，由于車輛間距不可能無限縮短的緣故，橋梁最大荷載效應一般 由單車車重控制或單車軸載控制，目前多采用控制單車車重上限或單車軸載上限實現橋梁 安全監測，但無法對中等跨徑和大跨徑橋梁進行橋梁安全監測。
[0004] 對于中等跨徑和大跨徑橋梁，橋梁結構的最大荷載效應往往是在車輛擁堵情況下 產生的，其主要原因是由于車輛在擁堵狀態下，車輛間距小、橋梁上行駛車輛較多所致；傳 統的方法是運用傳感器與通信技術，適時地或定期地采集橋梁的工作參數，由計算機根據 橋梁的設計參數結合橋梁健康檢測指標對采集的參數進行識別、加工和分析，給出橋梁的 荷載分布，為橋梁維護、維修與管理決策提供依據和指導。由于大跨度橋梁具有結構形式復 雜、跨度大、所處環境惡劣等特點，給橋梁車輛動態荷載分布檢測帶來很多弊端，如所需傳 感器數量較多、成本較高，且干擾信號容易對傳感器造成影響，布線易混亂，布置和維護設 備工作量較大，實時性較差等。
[0005] 現有技術中還存在利用全景攝像機的拼接技術對大跨度橋梁的檢測方法，該檢測 方法通過檢測和跟蹤整個橋面上的車輛，從而實現車輛與重量的跟蹤匹配。但該檢測方法 僅依靠視頻作為識別因素，匹配因素單一，過于依賴視頻識別系統，在夜間或光線環境較差 時容易出現跟蹤失敗，同時該檢測方法需要在橋梁上安裝大量的全景攝像機，數據處理難 度大，造價較高。
【發明內容】
[0006] 鑒于上述問題，本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一 種橋梁載重監測方法、裝置及系統。
[0007] 依據本發明的一個方面，提供了一種橋梁載重監測方法，所述方法包括：
[0008] S1 :實時獲取待監測橋梁的上橋端車輛的車重及特征信息和下橋端車輛的特征信 息；
[0009] S2 :根據所述特征信息將所述下橋端車輛與所述上橋端車輛進行匹配；
[0010] S3 :獲取未匹配成功的上橋端車輛的車重總和，并將所述車重總和作為所述待監 測橋梁的橋梁載重。
[0011] 其中，步驟S2具體包括：
[0012] S201:計算所述下橋端車輛的特征信息和當前上橋端車輛的特征信息之間的特征 偏差，所述特征信息包括：軸重、軸組重、軸數、車牌、車長、車高、車寬和三維輪廓中的至少 一項；
[0013] S202 :根據所述特征偏差計算相似性評價指標；
[0014] S203 :將所述相似性評價指標與相似性評價閾值進行比較，若小于，則認定為匹配 成功，并執行步驟S3,否則認定為匹配不成功，并執行步驟S204 ;
[0015] S204:將未被選中過的上橋端車輛作為新的當前上橋端車輛，并返回步驟S201， 直至所有上橋端車輛均被選中過。
[0016] 其中，步驟S3之后，還包括：
[0017] S4:判斷所述橋梁載重是否處于危險載荷范圍，若所述橋梁載重處于所述危險載 荷范圍內，則輸出預警信息；
[0018] 步驟S3和步驟S4之間，還包括：
[0019] 統計預設時間內的匹配成功車輛的平均時間，若所述上橋端車輛的存在時間與所 述平均時間得到的比值超過了預設值，則將該上橋端車輛的重量從所述橋梁載重中清除；
[0020] 或，
[0021] 步驟S4中，輸出預警信息之前，還包括：
[0022] 統計預設時間內的匹配成功車輛的平均時間，若所述上橋端車輛的存在時間與所 述平均時間得到的差值超過了預設值，則將該上橋端車輛的重量從所述橋梁載重中清除；
[0023] 判斷所述橋梁載重是否處于危險載荷范圍，若所述橋梁載重仍處于所述危險載荷 范圍內，則執行輸出預警信息。
[0024] 其中，步驟S1具體包括：
[0025] 實時獲取待監測橋梁的上橋端車輛的車重及特征信息和下橋端車輛的車重及特 征信息；
[0026] 相應地，步驟S2具體包括：
[0027] 將所述車重及特征信息作為新的特征信息，根據所述新的特征信息對所述下橋端 車輛與所述上橋端車輛進行匹配。
[0028] 根據本發明的另一方面，提供了一種橋梁載重監測裝置，所述裝置包括：
[0029] 信息獲取模塊，用于實時獲取待監測橋梁的上橋端車輛的車重及特征信息和下橋 端車輛的特征信息；
[0030] 信息匹配模塊，用于根據所述特征信息將所述下橋端車輛與所述上橋端車輛進行 匹配；
[0031] 載重計算模塊，用于獲取未匹配成功的上橋端車輛的車重總和，并將所述車重總 和作為所述待監測橋梁的橋梁載重。
[0032] 其中，所述信息匹配模塊具體包括：
[0033] 偏差計算子模塊，用于計算所述下橋端車輛的特征信息和當前上橋端車輛的特征 信息之間的特征偏差，所述特征信息包括：軸重、軸組重、軸數、車牌、車長、車高、車寬和三 維輪廓中的至少一項；
[0034] 指標計算子模塊，用于根據所述特征偏差計算相似性評價指標；
[0035]閾值比較子模塊，用于將所述相似性評價指標與相似性評價閾值進行比較，若小 于，則認定為匹配成功，否則認定為匹配不成功；
[0036] 車輛選擇子模塊，用于將未被選中過的上橋端車輛作為新的當前上橋端車輛，直 至所有上橋端車輛均被選中過。
[0037] 其中，所述裝置還包括：
[0038] 危險預警模塊，用于判斷所述橋梁載重是否處于危險載荷范圍，若所述橋梁載重 處于所述危險載荷范圍內，則輸出預警信息；
[0039] 所述裝置還包括：
[0040] 載重清除模塊，用于統計預設時間內的匹配成功車輛的平均時間，若所述上橋端 車輛的存在時間與所述平均時間得到的比值超過了預設值，則將該上橋端車輛的重量從所 述橋梁載重中清除；
[0041]或，
[0042] 所述危險預警模塊，還用于統計預設時間內的匹配成功車輛的平均時間，若所述 上橋端車輛的存在時間與所述平均時間得到的比值超過了預設值，則將該上橋端車輛的重 量從所述橋梁載重中清除；判斷所述橋梁載重是否處于危險載荷范圍，若所述橋梁載重仍 處于所述危險載荷范圍內，則執行輸出預警信息。
[0043] 其中，所述信息獲取模塊，還用于實時獲取待監測橋梁的上橋端車輛的車重及特 征信息和下橋端車輛的車重及特征信息；
[0044] 相應地，所述信息匹配模塊，還用于將所述車重及特征信息作為新的特征信息，根 據所述新的特征信息對所述下橋端車輛與所述上橋端車輛進行匹配。
[0045] 根據本發明的另一方面，提供了一種橋梁載重監測系統，所述系統包括：設于待監 測橋梁的上橋端的第一動態稱重平臺、第一車牌識別相機和第一車輛檢測器、設于所述待 檢測橋梁的下橋端的第二車牌識別相機和第二車輛檢測器、及所述的裝置，所述第一動態 稱重平臺、第一車牌識別相機、第一車輛檢測器、第二車牌識別相機和第二車輛檢測器均與 所述裝置連接。
[0046] 其中，所述系統還包括：設于所述待檢測橋梁的下橋端的第二動態稱重平臺，所述 第二動態稱重平臺與所述裝置連接；
[0047]和 / 或，
[0048] 所述系統還包括：警示單元，所述警示單元與所述裝置連接。
[0049] 本發明通過獲取上橋端車輛的車重及特征信息和下橋端車輛的特征信息，將下橋 端車輛與上橋端車輛進行匹配，將未匹配成功的上橋端車輛的車重總和作為所述待監測橋 梁的橋梁載重，便捷地實現了對橋梁載重的監測，實現只需要設置幾個較為簡單的設備，實 現簡單，成本低廉，并且采用近距離特征采集，使得匹配的精度高，從而保證了橋梁載重的 監測精度。
【附圖說明】
[0050] 圖1是本發明一種實施方式的橋梁載重監測方法的流程圖；
[0051] 圖2是本發明一種實施方式的橋梁載重監測裝置的結構框圖；
[0052] 圖3是本發明一種實施方式的橋梁載重監測系統的結構框圖；
[0053] 圖4是圖3中的車輛檢測器的側視圖；
[0054] 圖5是圖3中的車輛檢測器的正視圖；
[0055] 圖6是圖3中的動態稱重平臺的示意圖；
[0056] 圖7是圖3中的警示單元的結構示意圖；
[0057] 圖8是本發明另一