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技术专访 第三十一期|助力工程结构智慧化,非接触式测量之视频位移监测系统 ... ...

2021-2-20 13:18
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近年来,伴随着数字图像处理技术、光学技术、计算机技术的发展,非接触式位移精密测量技术受到了行业内人士的广泛关注。本期专访内容为《助力工程结构智慧化,非接触式测量之视频位移监测系统》 ... ... ... ... ...

编前语:

近年来,伴随着数字图像处理技术、光学技术、计算机技术的发展,非接触式位移精密测量技术受到了行业内人士的广泛关注。在部分场景下,传统监测手段通常需要高成本完成监测作业或者无法进行监测,而借助非接触式测量仪器可实现远距离测量,监测更为便捷、成本更为低廉,测量精度完全满足工程要求。同时该技术也是智慧公路建设不可或缺的产品,满足国家对公路监测数据要实现数字化采集、适应远距离传输的要求,助力公路智慧化建设。另外,该项技术具有良好的通用性,不仅仅在公路行业具有很好的应用,其他工程结构监测亦可从中获益。

本篇内容,小编有幸邀请到智慧公路系统解决方案领域专家叶宁献先生作为我们本期的专访嘉宾,就非接触式测量之视频位移监测方面的新技术和新产品为大家做专题分享。

Q1:什么是非接触式视频位移监测系统?

叶先生:视频图像传感技术动态位移测试系统的基本原理是图像模板匹配技术。总体思路为运用模板匹配算法对摄像机采集到的结构振动的视频进行计算处理,经过转化得物理坐标系下的位移。首先,采集的视频被读取为一系列灰度图像,然后在第一帧图像或指定帧图像上选定部分区域作为模板,通过模板匹配技术将选定的模板图像在连续图像中进行定位,得到像素坐标系下的位移曲线后,再利用转化因子,将其转化为物理坐标,从而得到其位移时程曲线。为了减少计算时间,搜索区域可被限制在靠近图像中模板位置的预定义区域。

视频传感器技术的基本原理是通过装有光学镜头的摄影机捕获一个时间段内结构的动态位移过程,再利用图像匹配技术和亚像素技术获得高精度的桥梁结构振动位移,通过坐标变换得到用距离单位表示的动态振动位移时程曲线,原理图见下图:

视频图像法实现过程
 

视频位移检测仪

Q2:该系统有哪些优缺点?

叶先生:视频图像传感技术的显著优越性为能够实现远距离高精度测量,且无需安装人工标靶,这使得大跨度桥梁动态位移的测量不再那么困难。同时视频图像传感技术系统易于携带、操作方便,在工程应用中具有很好的适应性。视频图像传感技术还能够做到对结构多点位移的同时测量,测量数据可以实时化处理分析也可后处理分析,完全满足工程需要。视频图像传感技术的相对不足主要表现在受外界极端环境影响干扰较大。

Q3:视频测量系统对环境的要求是什么?系统有哪些适用场景?

叶先生:本系统鲁棒性较强,除了极端环境以外,一般都能正常使用,极端环境是指能见度极低的大雾天气、暴雨以及被测物测点强烈反光等等。在AI算子的帮助下,普通雾天本系统也能正常工作。

注:本系统监测数据可实现远距离即时传输。

Q4:相信大家对实际应用层面的内容想要更加了解,叶先生可否为大家分享一下该系统的实际应用案例及技术经验呢?

叶先生:本产品由于其良好的布设便捷性与技术可靠性,一经定型即大量应用于工程实践中,取得了良好的应用效果,采购方对我们产品的性能可靠性,数据准确性以及强大的抗干扰能力都很认可。在此我就说两个案例吧。

案例一:广西某钢管拱桥的健康监测系统,主桥为桥跨 220m的中承式钢管混凝土双肋拱桥,其梁体的动态挠度以及吊杆的振动均需要监测,采用我们的设备,无需在桥体做任何预处理及设置测试靶标,一台设备即可完成吊索振动及梁体的跨中与1/4点的挠度监测。目前设备已经连续工作约2年,设备状况良好。


案例二:江苏某大型悬索桥,由南汊悬索桥和北汊桥组成,我方主要对该大桥南汊悬索桥进行测试,该桥主跨1490米,为世界第五长桥梁。选择该大桥4/8和2/8两个典型测点位置进行动态位移测试,测试中未设置标靶,皆选择桥梁一侧桥上结构作为待测目标。

设备测点设置

时程曲线的分辨率可以达到毫米级精度。

 
测点竖向动态位移时程曲线

 
加速度频谱图

可以看出,本产品不仅仅能实现动态位移的监测,还能对结构做模态分析以及拉索索力的测量。

Q5:该系统是否实现可重复利用?

叶先生:系统可以重复利用,硬件保质期一年,软件2年内免费升级,保修期两年,使用寿命5~10年。

Q6:您如何看待该产品在未来监测行业的应用前景?

叶先生:本产品在的优点非常明显,无需在被测点处做任何感应措施,真正实现了远距离、非接触式的结构动态位移监测。这将为本产品的使用推广带来极大的助力。同时使用过程中系统稳定,数据可靠,受干扰程度小,结构简单,布设方便快捷,因此在各类复杂恶劣环境皆能适用。本产品适用于各种类型的工程检测监测场景,由于价格低廉、可靠性高、数据准确,结构简单、布设便捷等优点,未来必将成为检测及监测行业的重要发展方向。

附:叶先生微信(同QQ):67593110 / 邮箱:67593110@qq.com

小编说:感谢叶宁献先生为我们进行本次专访的内容分享,我们期待更多监测技术分享内容,投稿请联系52监测网小编(微信号: jiance52)。

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