CN113466891A - 基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统及方法，涉及建筑、桥梁及大跨度设备的整体提升监测领域，所述系统包括提升动力系统、精细调平系统、整体平衡监测系统、局部倾角激光监测系统和自反馈平衡算法系统，以及用于如上所述的系统的方法。本发明提供了基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统及方法。既避免了前期布控应变计、倾角计等传统检测设备的困难，又可以全方位的获得整体结构每一点的实时状态。

Description

基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统及方法

技术领域

本发明涉及建筑、桥梁及大跨度设备的整体提升监测领域，具体涉及一种基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统及方法。

背景技术

近些年，我国经济快速发展，人民的生活水平得到了大幅度提高。人们对于大空间的公共建筑需求量也日益增多，为了建造各式各样的大跨空间结构，各种类型的机械设备和施工技术不断涌现出来，例如目前采用较为广泛的整体提升法，分块和整体滑移法、攀大穹顶法和整体展开法，以及适用于半刚性和柔性结构体系的索张拉施工等。这些施工方法复杂多样，施工的环境随时间而不断地变化，近些年，大跨度空间空间结构在施工过程中倒塌事故时有发生。为了控制大跨度空间结构的施工过程安全顺利的进行，在施工过程中对结构的受力和变形实时监测尤为重要。

目前在大跨度钢结构整体整体提升的过程采用的方法还是最传统的应变计和倾角计的方法。这种方法虽然简便，但是由于这两个元件都是测量结构的局部变形，很难对结构整体在吊装过程中的稳定和平衡做出全面的监测和评估。往往会因为在结构失稳以前没有及时的预警而量程灾难。为了避免这类问题的产生，近年来在大跨度结构的整体提升过程中，监测方案往往使用更多的传感器，这往往需要更多的数据采集系统和运算能力，在灾难预警的实效性上也难以得到理想的速度。

鉴于此问题一直未得到完美的解决，加上近年来人工智能在各个领域的广泛应用。基于图像处理技术可以实现整体提升过程各个部位的监测，并且远程连接大数据处理中心，用云计算和人工智能算法很快计算出结构的水平度和受力状态，并采用自动调平装置，实现整个提升过程中的实时平衡。

发明内容

为了很好的解决上述传统监测所带来的局限性，本发明提供了基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统及方法。既避免了前期布控应变计、倾角计等传统检测设备的困难，又可以全方位的获得整体结构每一点的实时状态。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统，其包括：

提升动力系统，其用于上下拉升被提升件；

精细调平系统，其用于调整所述被提升件的倾斜程度；

整体平衡监测系统，其包括平铺在所述被提升件顶面的图案，以及位于所述被提升件上方的多架无人机；

局部倾角激光监测系统，其包括固定在所述被提升件的底面的反射镜面，以及激光发射器和激光接收器，以及

自反馈平衡算法系统，其包括：云计算服务器，其中，

在提升件整体提升过程中，所述无人机采集所述图案的形状变化来获取图形数据，并将所述图形数据传递到所述云计算服务器；

所述激光发射器和所述激光接收器根据发射和接收反射镜面的情况获取激光点位移数据，并将所述激光点位移数据传递到所述云计算服务器；

所述云计算服务器处理所述图形数据和所述激光点位移数据形成第一反馈数据和第二反馈数据，并将所述第一反馈数据传递到所述提升动力系统和将所述第二反馈数据传递到所述精细调平系统；

所述提升动力系统根据所述第一反馈数据调整拉升位移；

所述精细调平系统所述精细调平系统所述第二反馈数据调整拉升倾斜程度。

如上所述的基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统，进一步地，所述提升动力系统和所述精细调平系统安装于桁架结构上，

所述桁架结构包括：

若干竖直的桁架柱，

桁架梁，其连接相邻的俩所述桁架柱的顶端。

如上所述的基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统，进一步地，所述提升动力系统包括：

第一提升基座，其安装于所述桁架柱的顶端；

第一液压提升机，其安装于所述第一提升基座的上方，并具有向内侧延伸的悬臂梁，

第一提升缆绳，其一端连接于所述悬臂梁的自由端，另一端连接于所述被提升件；以及

第一远端控制装置，其与所述云计算服务器控制信号连接，用于调整所述第一提升缆绳的长短。

如上所述的基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统，进一步地，所述精细调平系统包括：

第二提升基座，其安装于两所述第一提升基座之间；

第二液压提升机，其安装于所述第二提升基座的上方；

第二提升缆绳，一端连接于所述第二液压提升机的输出端，另一端连接于所述被提升件；以及

第二远端控制装置，其与所述云计算服务器控制信号连接，用于调整所述第二提升缆绳的长短。

一种基于图像识别技术的整体提升施工过程监测方法，用于如上所述的系统，其包括：

搭建桁架结构和拼接被提升件，其中，在所述被提升件顶面的固定用于图像识别的薄膜图案且在所述被提升件底面安装用于反射激光的镜面；

安装提升动力系统和精细调平系统；

无人机盘旋与所述被提升件上方以采集所述图案的形状变化来获取图形数据，并将所述图形数据传递到所述云计算服务器；

拉升被提升件并静置一段时间，在静置期间，所述激光发射器和所述激光接收器根据发射和接收反射镜面的情况获取激光点位移数据，并将所述激光点位移数据传递到所述云计算服务器；

继续拉升被提升件，无人机不间断采集所述图案的形状变化来获取图形数据，并将所述图形数据传递到所述云计算服务器；所述激光发射器和所述激光接收器不间断根据发射和接收反射镜面的情况获取激光点位移数据，并将所述激光点位移数据传递到所述云计算服务器；

所述云计算服务器不间断处理所述图形数据和所述激光点位移数据形成第一反馈数据和第二反馈数据，并将所述第一反馈数据传递到所述提升动力系统和将所述第二反馈数据传递到所述精细调平系统；

所述提升动力系统根据所述第一反馈数据调整拉升位移；

所述精细调平系统所述精细调平系统所述第二反馈数据调整拉升倾斜程度。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：通过图像识别技术和自反馈平衡算法，达到了结构整体在吊装过程中的稳定和平衡做出全面的监测和评估的效果；该方案解决了传统检测领域数量多的传感器和数据采集系统，以及传统方法无法对整体结构检测的局限，实现了实时监控和调节，保证结构在提升过程中的安全性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的整体提升系统结构示意图；

图2为本发明实施例的提供提升动力的吊装系统结构示意图；

图3为本发明实施例的精细调平系统结构示意图；

图4为本发明实施例的整体平衡监测系统结构示意图；

图5为本发明实施例的局部倾角激光监测系统结构示意图。

其中：1、被提升件；2、节点杆件；3、桁架梁；4、桁架柱；5、第一远端控制装置；6、第一液压提升机；7、主要提升缆绳；8、第二远端控制装置；9、第二液压提升机；10、次要提升缆绳；11、无人机；12、云计算服务器；13、薄膜图案；14、实时数据传输；15、镜面；16、激光发射器；17、激光接收器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1至图5，图1为本发明实施例的整体提升系统结构示意图；图2为本发明实施例的提供提升动力的吊装系统结构示意图；图3为本发明实施例的精细调平系统结构示意图；

图4为本发明实施例的整体平衡监测系统结构示意图；图5为本发明实施例的局部倾角激光监测系统结构示意图。

如图1所示，基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统包括：图2提供提升动力的吊装系统；图3实时控制的精细调平系统，图4整体平衡监测系统；图5局部倾角激光监测系统，以及自反馈平衡算法系统。各个系统在实施过程中同时工作，形成一套完备的自反馈调节系统，实现结构整体提升过程中的实时监测和调整。在大跨度结构的整体提升过程中，通过被提升结构顶部的无人机11和局部倾角激光接收器17获得的数据，上传到云端，利用5G和远端服务器12云计算的快速性和精准性，得到实时反馈的整体结构平衡状态，再通过自反馈平衡算法计算出需要改变各个位置的高度，最后利用算法的结果控制主要承力液压提升机6和微平衡的液压提升机9来实现整体提升过程中每时每刻的平衡状态，保证提升施工安全高效的完成。

上述基于图像识别技术的整体提升施工过程监测方案包括如下具体实施步骤：

第一步：将需要被提升的结构1在地面拼接完成，并安装提升所需的节点杆件2；安装提升结构所需的支撑系统，包括桁架梁3和桁架柱4。整体安装完成后，在结构顶面固定用于图像识别的薄膜图案13(可采用易于识别变形的对比鲜明的矩形图案)，在结构底部安装用于反射激光的镜面。

第二步：安装提升动力系统，其中包括第一提升基座和第一远端控制装置5、第一液压提升机6、主要提升缆绳7，提升动力系统安装完成后，各个主要提升动力的缆绳之间，安装若干精细调平系统，其中包括第二提升基座和第二远端控制装置8、第二液压提升机9、次要提升缆绳10。精细调平系统可根据结构的重要部位和主要提升吊绳7之间的间距灵活布置。

第三步：整体平衡监测系统中无人机11升空，为了保证图形数据的准确性，采用至少4台无人机从不同角度获取图像，同时打开远端的服务器12，运行自反馈平衡算法软件。

第四步：使用主要动力提升装置将结构提升至一定高度，静置数小时，在结构静置期间，安装位于镜面15正下方的局部倾角激光监测系统，其中包括固定在地面的激光发射器16和激光接收装置17，以及实时数据传输14。

第五步：正式提升过程中，无人机1上高分辨率摄像技术得到的高清图像和局部倾角激光接收器17获得的数据，，利用5G上传到云端，然后远端服务器12云计算得到实时反馈的整体结构平衡状态，再通过自反馈平衡算法计算出需要改变各个位置的高度，最后利用算法的结果控制主要承力液压提升机6和微平衡的液压提升机9来实现整体提升过程中每时每刻的平衡状态，保证提升施工安全高效的完成。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统，其特征在于，包括：

提升动力系统，其用于上下拉升被提升件；

精细调平系统，其用于调整所述被提升件的倾斜程度；

整体平衡监测系统，其包括平铺在所述被提升件顶面的图案，以及位于所述被提升件上方的多架无人机；

局部倾角激光监测系统，其包括固定在所述被提升件的底面的反射镜面，以及激光发射器和激光接收器，以及

自反馈平衡算法系统，其包括：云计算服务器，其中，

在提升件整体提升过程中，所述无人机采集所述图案的形状变化来获取图形数据，并将所述图形数据传递到所述云计算服务器；

所述激光发射器和所述激光接收器根据发射和接收反射镜面的情况获取激光点位移数据，并将所述激光点位移数据传递到所述云计算服务器；

所述云计算服务器处理所述图形数据和所述激光点位移数据形成第一反馈数据和第二反馈数据，并将所述第一反馈数据传递到所述提升动力系统和将所述第二反馈数据传递到所述精细调平系统；

所述提升动力系统根据所述第一反馈数据调整拉升位移；

所述精细调平系统所述精细调平系统所述第二反馈数据调整拉升倾斜程度。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统，其特征在于，所述提升动力系统和所述精细调平系统安装于桁架结构上，

所述桁架结构包括：

若干竖直的桁架柱，

桁架梁，其连接相邻的俩所述桁架柱的顶端。

3.根据权利要求2所述的基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统，其特征在于，所述提升动力系统包括：

第一提升基座，其安装于所述桁架柱的顶端；

第一液压提升机，其安装于所述第一提升基座的上方，并具有向内侧延伸的悬臂梁，

第一提升缆绳，其一端连接于所述悬臂梁的自由端，另一端连接于所述被提升件；以及

第一远端控制装置，其与所述云计算服务器控制信号连接，用于调整所述第一提升缆绳的长短。

4.根据权利要求3所述的基于图像识别技术的整体提升施工过程监测系统，其特征在于，所述精细调平系统包括：

第二提升基座，其安装于两所述第一提升基座之间；

第二液压提升机，其安装于所述第二提升基座的上方；

第二提升缆绳，一端连接于所述第二液压提升机的输出端，另一端连接于所述被提升件；以及

第二远端控制装置，其与所述云计算服务器控制信号连接，用于调整所述第二提升缆绳的长短。

5.一种基于图像识别技术的整体提升施工过程监测方法，其特征在于，用于权利要求1至4任一所述的系统，其包括：

搭建桁架结构和拼接被提升件，其中，在所述被提升件顶面的固定用于图像识别的薄膜图案且在所述被提升件底面安装用于反射激光的镜面；

安装提升动力系统和精细调平系统；

无人机盘旋与所述被提升件上方以采集所述图案的形状变化来获取图形数据，并将所述图形数据传递到所述云计算服务器；

拉升被提升件并静置一段时间，在静置期间，所述激光发射器和所述激光接收器根据发射和接收反射镜面的情况获取激光点位移数据，并将所述激光点位移数据传递到所述云计算服务器；

继续拉升被提升件，无人机不间断采集所述图案的形状变化来获取图形数据，并将所述图形数据传递到所述云计算服务器；所述激光发射器和所述激光接收器不间断根据发射和接收反射镜面的情况获取激光点位移数据，并将所述激光点位移数据传递到所述云计算服务器；

所述云计算服务器不间断处理所述图形数据和所述激光点位移数据形成第一反馈数据和第二反馈数据，并将所述第一反馈数据传递到所述提升动力系统和将所述第二反馈数据传递到所述精细调平系统；

所述提升动力系统根据所述第一反馈数据调整拉升位移；

所述精细调平系统所述精细调平系统所述第二反馈数据调整拉升倾斜程度。

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