基于可見光成像技術的橋梁撓度監測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及橋梁安全評估領域，具體的講是基于可見光成像技術的橋梁撓度監測系統。
【背景技術】
[0002]隨著經濟高速發展，各式各樣的橋梁在社會生活中發揮著極其重要的作用。橋梁是交通運輸網絡的重要組成部分，它在國民經濟生活中有著重要的地位，它是否能安全運營直接關系到國家及人民的生命財產安全。其中撓度作為橋梁安全評估的關鍵參數之一，對橋梁的健康有很大的影響，對撓度的測量是橋梁參數監測中必不可少的，可以通過監測撓度的變化來評估橋梁存在的安全風險。
[0003]目前對橋梁撓度的監測現有技術主要分為光纖光柵傳感器測量、全站儀自動掃描測量、位移傳感器測量、加速度傳感器測量，其中光纖光柵傳感器測量、位移傳感器測量和加速度傳感器測量均采用接觸式的測量方法，分別存在一定缺陷，如光纖光柵傳感器測量需預埋在橋板中故修建橋梁時必須安裝，后續維護難度大，易于被重型車輛碾壓折斷。位移傳感器測量必須與測點相接觸在實際測量時存在難以操作的問題。加速度傳感器測量對于低頻靜態測量效果較差，為獲得撓度必須進行多次測量。全站儀自動掃描測量是對橋梁各個測點進行多天次連讀掃描，其缺陷在于各測點不能同步且時效性較差。
[0004]現有技術基于激光監測橋梁振幅從而實現對橋梁實施監控，提供的技術方案為通過采集和對比激光照射固定于橋梁上的靶標前后的光信號并通過調制解調器將光信號轉換成電信號，最終計算出橋梁縱向和橫向位移。該技術的主要缺點在于，提供的技術方案局限于激光，需要使用激光發射和接收裝置，光學系統結構復雜，同時需要使用調制解調器和復雜的計算才能解算出橋梁的振幅，計算過于復雜，系統制造、安裝和維護成本過高。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題，就是以上現有技術存在的問題，提供一種基于可見光成像技術的橋梁撓度監測系統。
[0006]本實用新型為解決以上問題提供的技術方案是，基于可見光成像技術的橋梁撓度監測系統，包括中央數據處理模塊、顯示模塊、信息傳輸模塊、數據存儲模塊和CCD撓度監測模塊，其中中央數據處理模塊分別與顯示模塊、信息傳輸模塊、數據存儲模塊和CCD撓度監測模塊連接，其中CXD撓度監測模塊包括一級處理器、CXD撓度控制器、CXD面陣探測器、靶標、LED光源、光學發射裝置和光學接收裝置。CCD撓度控制器與光學發射裝置和LED光源連接，CCD面陣探測器與光學接收裝置和一級處理器連接，光學發射裝置和光學接收裝置與靶標面對面安裝，CCD撓度控制器控制連接的LED光源發射可見光，經光學發射裝置整形成圓光束后發射至靶標上形成光斑，CCD面陣探測器通過光學接收裝置接收靶標反射的光束采集光斑圖像，一級處理器根據CCD面陣探測器采集的光斑圖像偏移的幾何數據計算橋梁的撓度值。使用可見光作為傳輸媒介，將橋梁的撓度變化通過靶標反射光斑的位移從幾何圖像中反映出來，不經過復雜的算法運算即可以簡便并直觀的得到撓度變化。
[0007]進一步的，靶標剛性固定于橋梁上，靶標包括基板、反射層和吸光層，反射層覆蓋于基板上，吸光層覆蓋于反射層上，所述吸光層有通孔，用于采集圓形光斑。
[0008]可選的，吸光層為黑色氧化鋁薄膜層，反射層為全光譜反射膜。
[0009]可選的，基板為橋梁的一部分。
[0010]進一步的，吸光層的所有通孔被光束覆蓋，所述通孔個數大于等于2。通過使用多通孔的結構使得撓度值計算更精確。
[0011 ]進一步的，通孔中相鄰通孔間距相等。
[0012]可選的，還包括車輛識別器和告警模塊，所述車輛識別器和告警模塊分別與中央數據處理模塊連接。
[0013]進一步的，一級處理器將撓度值傳輸至中央數據處理模塊，中央數據處理模塊根據預設撓度閾值判斷橋梁撓度值是否超過告警界限并由顯示模塊顯示。
[0014]進一步的，撓度值超過告警界限，中央數據處理模塊通過車輛識別器記錄車輛車牌號碼并通過告警模塊進行告警，同時通過數據存儲模塊進行記錄并通過信息傳輸模塊將告警、撓度值、車輛車牌號碼等信息傳輸至路橋監控中心。
[0015]進一步的，LED光源、光學發射裝置、靶標和光學接收裝置之間為光連接，CCD撓度控制器、C⑶面陣探測器和一級處理器間為電連接。
[0016]可選的，信息傳輸模塊使用無線傳輸，包括3G/4G網。
[0017]本實用新型的有益效果是，使用非接觸的監測方法，采用可見光作為傳輸媒介。從而有效的解決了接觸式監測方法帶來的操作難度高精度低的問題，可以監測橋梁撓度，提高了監測的準確性。同時使用可見光作為傳輸媒介，將橋梁的撓度變化通過靶標反射光斑的位移從幾何圖像中反映出來，不使用復雜的運算僅通過幾何圖像可得到撓度值變化。靶標采用多通孔的結構在CCD面陣探測器上呈現多個反射光斑，可實時反映橋梁的撓度變化，同時可以通過增加告警裝置使基于可見光成像技術的橋梁撓度監測系統具有對超載車輛進行告警的功能。
[0018]下面結合附圖對本實用新型進一步說明，以使本領域技術人員能夠實現本實用新型。
【附圖說明】
[0019]圖1為基于可見光成像技術的橋梁撓度監測系統連接示意圖；
[0020]圖2為CXD撓度監測模塊連接示意圖；
[0021 ]圖3為C⑶撓度監測模塊工作示意圖；
[0022]圖4為靶標通孔示意圖；
[0023]圖5為一種添加告警系統和車輛識別器的基于可見光成像技術的橋梁撓度監測系統連接示意圖。
[0024]圖中標記:I為基板、2為反射層、3為吸光層、4為光學發射裝置、5為LED光源、6為CXD撓度控制器、7為一級處理器、8為CXD面陣探測器、9為光學接收裝置、10為靶標。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，基于可見光成像技術的橋梁撓度監測系統連接示意圖，其中中央數據處理模塊分別與顯示模塊、信息傳輸模塊、數據存儲模塊和CCD撓度監測模塊連接。通過CCD撓度監測模塊監測橋梁撓度值，撓度值傳遞至中央數據處理模塊進行處理判斷是否超過告警界限，數據存儲模塊記錄撓度值，顯示模塊對監測的撓度值進行顯示，信息傳輸模塊將撓度值傳輸至其他外接設備。
[0026]如圖2和圖3所示，CXD撓度監測模塊連接示意圖和CCD撓度監測模塊工作示意圖，C⑶撓度監測模塊包括一級處理器7、(XD撓度控制器6、C⑶面陣探測器8、靶標10、LED光源5、光學發射裝置4和光學接收裝置9 ο中央數據處理模塊與CCD撓度監測模塊連接，如圖2所示。CCD撓度控制器