相机网络摄像测量系统及

DEFORMATIONMONITORINGSYSTEM鹰眼科技相机网络摄像测量系统及其在桥梁变形监测中的应用演讲人：深圳大学智能光测研究院

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CEO丁晓华桥梁监测背景和意义鹰眼测量，因为看见，所以准确！01桥梁监测背景和意义背景桥梁是城市和交通的重要组成部分，是连接两岸、两地的纽带，对于经济、社会和人民生活都有着重要的作用。桥梁容易受到氧化、侵蚀、疲劳等多种因素的影响而产生老化和损伤。这些老化和损伤的累积会导致桥梁的结构不稳定，进而影响桥梁的使用寿命和安全性。因此，需要对桥梁的状态和安全性进行准确的评估和监测，需要采用高精度、高效率的监测技术和手段。意义桥梁、隧道、铁路、公路等大型结构设施近年来事故屡发。长时间实时高精度动态监测是大型结构健康监测领域的迫切需求，能够切实保障人民群众的生命和财产安全，是未来最具前景的发展方向。2019.6.14

广东河源紫金桥垮塌桥梁位移是反应桥梁安全性能的重要物理量桥梁位移是其状态评估和性能评价的重要指标桥梁结构的静动态特性如挠度、变形、模态参数、荷载分布等可以通过结构位移进行计算，从而换算为响应的物理指标进行桥梁结构安全评估与风险预警位移监测可以提供桥梁结构的动态响应信息桥梁结构的位移高频、连续监测可以为结构健康状态评估提供动态响应数据支撑，用于模态分析，及时发现结构损伤，为维养提供参考。位移测量可以提供桥梁结构的几何线型通过对桥梁位移进行测量和分析，可以了解桥梁的几何线型，为桥梁线型演化提供基础数据支撑，提高桥梁的设计水平。位移监测可以提供桥梁结构的变形趋势信息通过对桥梁变形趋势的监测和分析，可以预测桥梁的变形趋势，可以及时发现桥梁的位移问题，保障桥梁的安全运行。2341现有变形监测手段鹰眼测量，因为看见，所以准确！02人工利用铅垂仪、水准仪、经纬仪、全站仪、高程仪等工具测量。优点：精度高、灵活性强。缺点：影响正常交通；人为因素干扰大；测量速度慢；动态性差。铁路路基沉降监测全站仪隧道变形监测全站仪桥梁变形监测水准仪（图片转自网络）人工测量手段优点：不受天气光线因素的影响、自动化程度高。长时间差分可以得到毫米级测量精度（水平面内）。缺点：高精度动态性较差；垂直方向精度较差（厘米级）；会受结构反射影响；设备成本高。GNSS卫星测量基于卫星信号传输的时间（时差）和相位（相差）反算变形。优点：精度高，适用长期监测。缺点：只能测竖向挠度变形；安装成本较高；环境如温度湿度气压对测量结果影响大；需定期校准和维护，操作维护成本高；大跨度、大高差、大变形桥梁不能很好适应。连通管压力变送器利用连通管内液体压差反算管内液面位置。摄像测量方法鹰眼测量，因为看见，所以准确！03有没有像全站仪那样直接测位移，但是动态性能好，同时代替人工作业自动化程度高的测量方法？利用光学成像和计算机视觉方法直接测量位移量。优点：分辨率精度高（亚豪米）；非接触、直接变形量测量不通过其他物理量变换求解；动态性好（变化是光速传播）；可测变形量丰富（横向变形、挠度变形、角度变形、对变形量求导数得到速度和加速度）；摄像测量方法以摄像机为传感器，利用计算机视觉原理测量（基本模型：小孔透视成像），目标位移直接反应在图像上。通过序列图像测量加上了时间维度，得到随时间序列变化的物理量。特点：位移是直接测量物理量，不是通过其他物理量转换，因此受外部影响小、误差小；非接触测量，不影响结构性能，安装维护简便。摄像测量基本原理靶标像面摄像测量系统在桥上实拍靶标序列图像摄像测量计算处理示例系统标定—>靶标点跟踪—>位移（角位移）解算—>速度加速度频率计算摄像测量在桥梁监测中的应用鹰眼测量，因为看见，所以准确！04智能视觉摄像测量系统采用物联网技术及智能灾变识别算法，将实时图像数据转换成实时位移及变形数据，实现对各类大型结构物的超高精度的非接触式实时动态测量，实现对结构物健康状况的全天候监测目的。该系统主要应用于边坡、基坑、建筑物、桥梁、隧道等结构物的二维位移监测。摄像测量系统浙江某桥主桥为5跨430米连续梁，桥宽19米，采用三套单头相机站，监测三个主跨的水平及竖向挠度。连续预应力刚构桥竖向挠度及水平位移监测

摄像测量基本假设与问题鹰眼测量，因为看见，所以准确！05传统摄像测量基本假设与问题测量基座随时间和环境会发生位置和角度变化（温度、振动、地质沉降等），其中相机角度的变化对测量结果的影响更大。桥梁过长且存在坡度，难以直接观测基准隧道转弯段视场受阻找不到稳定基座；视场受阻。要求安装相机的测量基座稳定不动要求视场可通视，能看到才能测到。柔性相机网络摄像测量系统鹰眼测量，因为看见，所以准确！06科学与应用问题1：不通视两点间变形测量科学与应用问题2：不稳定地基平台的摄像测量科学与应用问题3：超大尺度跨度变形测量（测量尺度/测量精度>4个数量级）首创了不稳定平台的静态基准转换方法，获取测量平台6自由度运动量，将不稳定平台坐标系转换至基准控制点坐标系，实现亚毫米级静动态变形自校准摄像测量。结构基准控制点获取平台6自由度运动量校准校准相机测量相机测量平台测量结构关键节点变形结构测量/校准相机测量平台基准控制点柔性相机网络原理-并联相机网项目技术参数测量范围5~300m（可定制）量程0~1000mm（可定制）测量误差≤1mm采样频率0~25/100Hz（可定制）数据传输有线/无线传输处理终端相机标定标志特征提取与存储位移解算、显示与传输网络与供电测量/校准相机模块拍照发射红外光（可选）滤除可见光（可选）防水防尘设计配套线缆棱镜发光标志对角标志自然特征24h并联相机网系统沿待测线状结构长度方向布设多个双头相机测站，测站间由合作标志点连接，基于上述约束可在观测平台不稳定条件下实现结构全域尺度下多点变形高精度实时动态测量。固连约束同名标志约束光轴俯仰角沉降量沉降量柔性相机网络原理-串联相机网项目技术参数测量范围5~5000m（可定制）量程0~1000mm（可定制）测量误差0.5mm+1ppm采样频率0~25/100Hz（可定制）数据传输有线/无线传输双头相机测站边缘计算处理器/终端相机标定标志特征提取与存储数据与信号传输网络与供电双头相机拍照发射红外光（可选）滤除可见光（可选）防水防尘设计配套线缆串联相机网系统串联并联系统的精度检测报告第三方检测结果：1、相机相机系统在串联站数10站，串联长度1000米情况下，连续测量频率达到10Hz，测量精度误差在0.5mm范围内，10站测量同步性1毫秒以内2、并联相机系统：在0-500米范围内，测量精度误差在0.5mm范围内相关专利与标准标准2

项《公路桥梁结构监测技术规范》（JT/T1037-2022)国家交通运输部《邻近铁路营业线施工安全监测技术规程》（TB10314-2021）国家铁路局知识产权17

项发明 12项实用新型 2项软件著作权 3项柔性相机网络测量在桥梁监测中的应用鹰眼测量，因为看见，所以准确！07湖北长江某跨江悬索桥，主跨1038米，宽度33米双向六车道。通过柔性串联相机在钢箱梁内布设10个测站，测点数量多达40个，得到了大桥通车前各节段精细化的静动态挠度响应。悬索桥桥梁全跨长期挠度变化监测结果72h26国际上首次直接测得千米级大跨度桥梁（1038m）时空双维度多点动态挠度响应结果，在测量基站自身不稳定条件下，实现千米级尺度时空双维度多点毫米级高精度动态监测。广东某斜拉桥主跨为700米斜拉桥，主桥采用双塔双索面钢—混凝土混合梁斜拉桥，桥跨布置为（60+176）+700+（176+60）=1172M，设备布设方案：在箱梁内沿桥向方向布设10站相机测站，实现桥梁多达40个点位的动态挠度响应。斜拉桥75cm25cm系统全貌双头相机测站测量标志国际上首次直接实时捕获服役载荷下大跨度斜拉桥时空双维度挠度动态响应，在1172m测量范围实现柔性斜拉桥全跨动态挠度毫米级（<2mm）测量精度。监测方案×4.0桥梁结构：结构为150m+270m+150m预应力混凝土连续刚构桥，全桥由两幅单箱单室箱梁桥组成。墩顶处梁高14.8m，跨中梁高5.0m监测方案：沿主跨顺桥向布置2个单目相机测站、2个双目相机测站组成串联相机网络，按1/16跨等间距布置测点，得到桥梁的精细化水平位移及竖向挠度数据预应力连续刚构桥28连通管比对数据深中通道海底沉管隧道深中通道海底沉管隧道，单节沉管长165米、宽46米、高10.6米，在沉管中廊道布设3站串联相机站，用来监测沉管隧道结构从建造、下水、拖运、安装全过程的水平与竖向变形，测量精度达到亚毫米级（0.1mm）。双头相机测站双面棱镜水平位移竖向位移中廊道串联相机网络链路相机测站测点长：165m宽：46m高：10.6m重约：76000吨深中通道·钢壳混凝土沉管管节起浮准备起浮装配式地铁车站30深圳地铁某车站是七座装配式科研试点车站之一，是全国首创内支撑+大分块+全装配式的地铁车站鹰眼监测系统对车站施工及运营过程中的拱腰收敛变形和拱顶沉降变形监测，监测精度0.5mm布设方案：在车站中部的左右拱腰及顶部各布设一套双头相机站，用于监测装配式车站的收敛变形。上海虹桥—浦东机场联络线是一调平行于沪昆铁路的平行下穿市域快线，对临近施工影响范围内的高铁桥墩进行沉降变形监测。

系统采用并联相机网络系统，对桥墩的竖向沉降、水平位移以及桥墩倾斜进行实时监测，系统布设施工影响范围内，系统自动校准平台自身受施工的影响以及自动消除大气扰动影响。高铁桥墩监测亚毫米级静动态变形自校准摄像测量方法，实时修正测量平台自身晃动，抑制甚至消除大气抖动影响，纳入铁道行业标准：《邻近铁路营业线施工安全监测技术规程》（TB10314-2021）。大气抖动效应反光标志自发光标志并联相机测站沪杭高铁松江特大桥62#桥墩测量站处在施工影响范围内且沪昆铁路同高架桥平行运营；桥墩观测点三个方向位移超0.8mm需预警，超1mm需报警。机场联络线平行下穿沪昆铁路测量结果拱桥施工运营变形监测32随着拱桥拱肋不断吊装增加并联测量相机数量，拱桥施工完成后布置串联相机，坐标系结合并联相机同样统一至基准点坐标系，实现全长600m拱桥拱轴线施工-运营全寿命周期监测。拱桥施工过程中实时测量跑车与吊点的二维坐标，引导拱肋吊装作业，为类似拼装作业提供测控保障，服务智慧施工。并联相机测站广西在建拱桥大桥全长2488米，主桥跨径为600米的上承式劲性骨架混凝土拱桥，跨度600米目前属于全球最大跨度的拱桥应用案例湖南某在建斜拉桥，为全长1187米、主跨500米的钢混组合梁斜拉桥，通过摄像测量系统对该桥在施工过程桥梁的拼装角度及高度进行实时动态的自动化测量，为桥梁的建造质量提供重要的数据。方案：在主塔布置双头测量站，塔面吊索位置布测点。斜拉桥施工监测应用案例专家评价哈尔滨工业大学结构监测与控制研究中心（李惠，国际结构控制与监测协会主席）评价：为大跨度桥梁提供新的时空两个维度下的多点静动态变形精细监测方法与数据；根据动态位移监测数据，得到高精度频率和振型等模态参数；根据静动态位移监测数据，得到高维空间相关模式和新的状态评估指标。基于所提供数据，形成桥梁安全评估报告：XX大桥在监测期内状态良好且未发生明显变化。基于桥梁稠密静动态变形精细监测的广东XX大桥力学性能与安全状态分析公司介绍和联系方式鹰眼测量，因为看见，所以准确！08公司资质荣誉资质20+

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