本發(fā)明屬于水工建筑物安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水工建筑物混凝土裂縫損害實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

技術(shù)背景

裂縫是水工建筑物混凝土上最常見(jiàn)的缺陷之一，有些裂縫只對(duì)建筑物外觀產(chǎn)生影響，而有些裂縫則對(duì)其使用功能和耐久性產(chǎn)生影響，減少建筑物使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至完全喪失其使用功能。因此，采取有效的水工建筑物混凝土裂縫檢測(cè)手段，及時(shí)捕捉裂縫信息，才能提高水工建筑物安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)警作用和耳目作用，才能防患于未然。

對(duì)于水工建筑物混凝土裂縫的檢測(cè)，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是采用人工檢測(cè)。人工檢測(cè)是檢測(cè)人員利用刻度尺、放大鏡等測(cè)量?jī)x器進(jìn)行裂縫測(cè)量。這種方法不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，還容易受到人主觀因素的影響，測(cè)量精度和效率較低，同時(shí)會(huì)使工作人員處于危險(xiǎn)之中，安全性也較低。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新的裂縫檢測(cè)技術(shù)也逐漸發(fā)展起來(lái)。例如，采用光纖傳感器進(jìn)行裂縫檢測(cè)，這是一種無(wú)損檢測(cè)手段，但由于傳感器布設(shè)的最佳位置仍處在模型試驗(yàn)階段，限制了它的應(yīng)用。超聲波技術(shù)也應(yīng)用在裂縫檢測(cè)中，但由于混凝土中鋼筋的干擾以及混凝土本身密度的不均勻等因素影響，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的水工建筑物混凝土裂縫實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用機(jī)器視覺(jué)監(jiān)測(cè)工作站實(shí)時(shí)采集裂縫圖像，然后傳輸?shù)竭h(yuǎn)程地面分析預(yù)警平臺(tái)進(jìn)行裂縫分析并做出預(yù)警，為工程人員及時(shí)采取預(yù)防措施提供可靠依據(jù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種基于機(jī)器視覺(jué)的水工建筑物混凝土裂縫實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括機(jī)器視覺(jué)監(jiān)測(cè)工作站和遠(yuǎn)程地面分析預(yù)警平臺(tái)；

所述的機(jī)器視覺(jué)監(jiān)測(cè)工作站，布置在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，用于裂縫圖像的實(shí)時(shí)采集；機(jī)器視覺(jué)監(jiān)測(cè)工作站包括避雷針1、太陽(yáng)能監(jiān)控桿2、太陽(yáng)能電池板3、無(wú)線網(wǎng)橋發(fā)射端4、太陽(yáng)能控制器5、第一旋轉(zhuǎn)裝置6、電動(dòng)伸縮桿7、第二旋轉(zhuǎn)裝置8、工業(yè)相機(jī)9和工業(yè)鏡頭10；避雷針1設(shè)置在太陽(yáng)能監(jiān)控桿2頂端，太陽(yáng)能監(jiān)控桿2安裝固定在無(wú)線網(wǎng)橋接收端11；太陽(yáng)能監(jiān)控桿2上分別安裝有太陽(yáng)能電池板3、無(wú)線網(wǎng)橋發(fā)射端4、太陽(yáng)能控制器5和第一旋轉(zhuǎn)裝置6，太陽(yáng)能電池板3位于不被遮擋的位置，實(shí)現(xiàn)持續(xù)智能供電；無(wú)線網(wǎng)橋發(fā)射端4和太陽(yáng)能控制器5實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)在線傳輸；第一旋轉(zhuǎn)裝置6上設(shè)有電動(dòng)伸縮桿7，電動(dòng)伸縮桿7沿其長(zhǎng)度方向延伸，并通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)裝置8連接工業(yè)相機(jī)9，實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)測(cè)裂縫；

所述的遠(yuǎn)程地面分析預(yù)警平臺(tái)，布置在監(jiān)控室內(nèi)，用于裂縫圖像處理、特征參數(shù)提取以及對(duì)檢測(cè)結(jié)果發(fā)出預(yù)警；遠(yuǎn)程地面分析預(yù)警平臺(tái)包括無(wú)線網(wǎng)橋接收端11、交換機(jī)12、計(jì)算機(jī)13和報(bào)警裝置14，無(wú)線網(wǎng)橋接收端11接收從無(wú)線網(wǎng)橋發(fā)射端4發(fā)射的裂縫信息，再利用交換機(jī)12將裂縫信息傳輸于計(jì)算機(jī)13，進(jìn)行裂縫圖像處理并提取裂縫特征參數(shù)，最后通過(guò)報(bào)警裝置14發(fā)出預(yù)警。

所述的圖像采集系統(tǒng)采用外部保護(hù)裝置，避免外部環(huán)境影響其使用的耐久性。

本發(fā)明的有益效果：

1.靈活性好：系統(tǒng)采用電動(dòng)伸縮支架和旋轉(zhuǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)相機(jī)的全方位廣視角監(jiān)測(cè)裂縫，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裂縫更加靈活，監(jiān)測(cè)范圍更加廣泛。

2.實(shí)時(shí)性強(qiáng)：系統(tǒng)采用無(wú)線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)圖像的遠(yuǎn)程傳輸，遠(yuǎn)程在線計(jì)算混凝土裂縫特征值，能夠及時(shí)的反映被觀測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫特征信息。

3.適用范圍廣：由于采用模塊化的機(jī)器視覺(jué)監(jiān)測(cè)工作站模式，因此不受供電方式的影響，可以布設(shè)在絕大多數(shù)水工建筑物易發(fā)生裂縫部位；

4.精確度高：系統(tǒng)內(nèi)的裂縫圖像特征值提取方式，能夠精確地表示出水工建筑物混凝土結(jié)構(gòu)表面裂縫的位置、長(zhǎng)度、寬度、面積、分布范圍等數(shù)據(jù)，極大地方便了后期混凝土結(jié)構(gòu)維護(hù)工作。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)總技術(shù)路線圖。

圖2是本發(fā)明系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)組成圖。

圖3是本發(fā)明機(jī)器視覺(jué)監(jiān)測(cè)工作站的三維建模圖。

圖4是本發(fā)明機(jī)器視覺(jué)監(jiān)測(cè)工作站的立體組合圖。

圖5是本發(fā)明遠(yuǎn)程地面分析預(yù)警平臺(tái)的工作原理示意圖。

圖中：1避雷針；2太陽(yáng)能監(jiān)控桿；3太陽(yáng)能電池板；4無(wú)線網(wǎng)橋發(fā)射端；

5太陽(yáng)能控制器；6第一旋轉(zhuǎn)裝置；7電動(dòng)伸縮桿；8第二旋轉(zhuǎn)裝置；

9工業(yè)相機(jī)；10工業(yè)鏡頭；11無(wú)線網(wǎng)橋接收端；12交換機(jī)；13計(jì)算機(jī)；

14報(bào)警裝置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

本發(fā)明的基于機(jī)器視覺(jué)的水工建筑物混凝土裂縫實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括機(jī)器視覺(jué)監(jiān)測(cè)工作站和遠(yuǎn)程地面分析預(yù)警平臺(tái)兩個(gè)部分。圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)總體技術(shù)路線圖，圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)組成圖，下面結(jié)合圖1～5對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。

如圖3,4，機(jī)器視覺(jué)監(jiān)測(cè)工作站的電動(dòng)伸縮支架7和第二旋轉(zhuǎn)裝置8固定工業(yè)相機(jī)9和工業(yè)鏡頭10，通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)裝置6安裝于太陽(yáng)能監(jiān)控桿2上，電動(dòng)伸縮支架7可通過(guò)遙控裝置智能地進(jìn)行長(zhǎng)度方向伸縮，第二旋轉(zhuǎn)裝置8實(shí)現(xiàn)相機(jī)擺動(dòng)，第一旋轉(zhuǎn)裝置6實(shí)現(xiàn)相機(jī)360°旋轉(zhuǎn)。太陽(yáng)能電池板3安裝于太陽(yáng)能監(jiān)控桿2上，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能經(jīng)太陽(yáng)能控制器5存儲(chǔ)于蓄電池12內(nèi)，蓄電池12埋于地下混凝土塊11內(nèi)，實(shí)現(xiàn)圖像采集設(shè)備的實(shí)時(shí)智能供電。將圖像采集設(shè)備獲取的圖像信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋發(fā)射端4進(jìn)行遠(yuǎn)程傳遞。避雷針1保護(hù)用電設(shè)備免受瞬時(shí)過(guò)電流的危害。

如圖5，機(jī)器視覺(jué)監(jiān)測(cè)工作站獲取的圖像信號(hào)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋發(fā)射端4傳遞到無(wú)線網(wǎng)橋接收端11，然后通過(guò)交換機(jī)12連接計(jì)算機(jī)13，計(jì)算機(jī)13中的裂縫圖像檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)裂縫圖像處理和裂縫特征參數(shù)提取工作，最后通過(guò)報(bào)警裝置14對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行預(yù)警；

裂縫監(jiān)測(cè)過(guò)程中，使圖像采集設(shè)備全方位廣視角旋轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)水工建筑物表面裂縫，同時(shí)配合太陽(yáng)能供電系統(tǒng)持續(xù)供電，使相機(jī)能夠持續(xù)長(zhǎng)期穩(wěn)定的在各種復(fù)雜的環(huán)境下工作。無(wú)線網(wǎng)橋?qū)崟r(shí)遠(yuǎn)程傳輸圖像信號(hào)，并通過(guò)裂縫檢測(cè)模塊和報(bào)警裝置及時(shí)反應(yīng)裂縫狀態(tài)，為工作人員及時(shí)采取工程措施提供可靠依據(jù)。由此實(shí)現(xiàn)了基于機(jī)器視覺(jué)的水工建筑物混凝土裂縫實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)功能。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于水工建筑物安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，提供一種水工建筑物混凝土裂縫損害實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括機(jī)器視覺(jué)監(jiān)測(cè)工作站和遠(yuǎn)程地面分析預(yù)警平臺(tái)；機(jī)器視覺(jué)監(jiān)測(cè)工作站包括避雷針、太陽(yáng)能監(jiān)控桿、太陽(yáng)能電池板、無(wú)線網(wǎng)橋發(fā)射端、太陽(yáng)能控制器、第一旋轉(zhuǎn)裝置、電動(dòng)伸縮桿、第二旋轉(zhuǎn)裝置、工業(yè)相機(jī)和工業(yè)鏡頭；遠(yuǎn)程地面分析預(yù)警平臺(tái)包括無(wú)線網(wǎng)橋接收端、交換機(jī)、計(jì)算機(jī)和報(bào)警裝置，無(wú)線網(wǎng)橋接收端接收從無(wú)線網(wǎng)橋發(fā)射端發(fā)射的裂縫信息，再利用交換機(jī)將裂縫信息傳輸于計(jì)算機(jī)，進(jìn)行裂縫圖像處理并提取裂縫特征參數(shù)，最后通過(guò)報(bào)警裝置發(fā)出預(yù)警。本發(fā)明水工建筑物混凝土裂縫損害實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有靈活性好、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、適用范圍廣和精確度高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：李俊杰;康飛;郭慧;趙思曾;趙鵬輝;劉易;劉德方;王麗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.26
技術(shù)公布日：2017.07.18