CN201757642U - 一种基于数字照相技术的变形远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于数字照相技术的变形远程监控系统，该系统包括图像采集装置、无线传输装置、远程分析处理控制装置，所述的图像采集装置包括多个标志点、数码相机、工控机，所述的多个标志点均匀设于工程结构的待监控处，所述的数码相机设于多个标志点的相对侧，所述的数码相机与工控机通过有线或无线连接，所述的工控机通过无线传输装置与远程分析处理控制装置无线连接。与现有技术相比，本实用新型具有成本低廉、适用广泛、实用性好、稳定安全、预警迅速等优点。

Description

一种基于数字照相技术的变形远程监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种工程结构(包括边坡工程、隧道工程)，尤其是涉及一种基于数字照相技术的变形远程监控系统。

背景技术

目前的非接触测量大多采用专业的测量相机作为数据观测设备，测量相机的内方位元素已知，而且相机的畸变较小，主距为固定或可调焦，但其价格昂贵且操作复杂，这也大大的制约了该项技术的发展。近年来，随着CCD技术的发展，高分辨率数码相机已经越来越普及，普通数码相机在测量中的应用将是摄影测量发展的必然趋势。

近年来由于测量技术计算机技术的发展和渗透，工程结构体系的信息设计和施工方法也有了很大的发展。在工程结构中，传统的位移测量方法主要是利用专业测量仪进行手工接触测量。例如：对边坡位移的测量主要是利用精密经纬仪、水准仪和全站仪，通过定期对边坡控制网点进行大地坐标测量，每次测量后都把坐标值与上次测量结果进行比较，从而得出边坡位移的方向、大小和快慢。此方法存在许多不足之处：首先，工作量巨大，耗时，费力，效率低下；再者，与施工相互干扰，人为因素对测量精度影响较大，测量不稳定；其次，现场作业时间较长，许多现场条件比较恶劣，对测量人员的人身安全带来威胁。而非接触测量则可以避免这些问题，由此可见，以工程结构中的位移测量为应用背景，研究非接触测量具有非常重要的实际意义。

传统技术中，传感器监测变形设备费用高，传感器的布设、维护、施工困难，成本也高；全站仪进行变形监测需人员进行采集，耗费人力，对人员要求高，无法实现自动化，设备昂贵；卫星定位精度高但费用很高，无法普及。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低廉、适用广泛、实用性好、稳定安全、迅速预警的基于数字照相技术的变形远程监控系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于数字照相技术的变形远程监控系统，其特征在于，该系统包括图像采集装置、无线传输装置、远程分析处理控制装置，所述的图像采集装置包括多个标志点、数码相机、工控机，所述的多个标志点均匀设于工程结构的待监控处，所述的数码相机设于多个标志点的相对侧，所述的数码相机与工控机通过有线或无线连接，所述的工控机通过无线传输装置与远程分析处理控制装置无线连接。

所述的多个标志点的数量为3-50个，各标志点包括混凝土基座、支撑杆和标志面，所述的标志面通过支撑杆设于混凝土基座的上方。

所述的标志面为一黑底的正方形，其中心处设有一白色的标志圆。

所述的标志面的尺寸范围为(100-400)mm×(100-400)mm，标志圆直径范围为50-200mm。

所述的数码相机为佳能G9数码相机。

所述的数码相机与工程结构的待监控处的距离在50m以内。

所述的数码相机与工程结构的待监控处的距离范围为1-50m。

所述的图像采集装置还包括云台，所述的数码相机以及工控机设于云台上，所述的工程结构的待监控处为边坡，所述的多个标志点的混凝土基座均匀埋设于边坡的地面下。

所述的工程结构的待监控处为隧道断面，所述的数码相机设于可通视的隧道拱顶，所述的多个标志点的混凝土基座均匀埋设于隧道断面内。

所述的无线传输装置通过CDMA网络或GPRS网络与远程分析处理控制装置连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、成本低廉：采用普通数码相机，价格远远低于工业用测量相机，现场无需人员操作大大降低人力成本，维护成本也相当低，现行边坡监测的其他方法成本均大大高于本实用新型；

2、适用广泛、实用性好：传输系统采用无限传输，在手机信号覆盖区都能实现数据传输和指令下达，不受有线网络限制，对边坡普遍分布的偏远地区尤其适用；

3、稳定安全、预警迅速：经过现场工控机初步分析、压缩后，数据传输量小，不会发生数据拥堵和传输滞后现象，且远程分析处理系统稳定、高效，保证了对危险的迅速预警。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的标志点的示意图；

图3为本实用新型实施例1的现场监测布置图；

图4为本实用新型实施例2的现场监测布置图；

图5为本实用新型的系统工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

如图1-2所示，基于数字照相技术的变形远程监控系统，包括图像采集装置1、无线传输装置2以及远程分析处理控制装置3，图像采集装置1包括多个标志点12、数码相机10、工控机13，16个标志点12均匀设于工程结构的待监控处，数码相机10设于16个标志点12的相对侧，数码相机10与工控机13通过有线或无线连接，工控机13通过无线传输装置2与远程分析处理控制装置3无线连接。

标志点12包括混凝土基座120、支撑杆121以及标志面122，标志面122通过支撑杆121设于混凝土基座120的上方，标志面122为一黑底的正方形，其中心处设有一白色的标志圆；数码相机10与工程结构待监控处的距离在50m以内；正方形标志面的尺寸为200mm*200mm，其上面的标志圆直径为100mm；数码相机10为佳能G9数码相机；无线传输装置2通过CDMA网络或者GPRS网络与远程分析处理控制装置3连接。目前国内市场上一千两百万以上像素数码相机都可以作为本系统的监测用数码相机。

如图3所示，本实施例用于边坡4的监控，其中图像采集装置1还包括云台11，数码相机10以及工控机13设于云台11上，标志点12的混凝土基座120均匀埋设于边坡4的地面下；云台作为固定数码相机的基座和保护数码相机、工控机等的保护罩；标志点根据实际边坡以行为单位间隔一定距离布设在边坡上，数码相机固定在云台上，相机与边坡距离建议控制在50m以内；本实施例主要通过架设在云台内的数码相机对布设在边坡上的标志点进行拍照，在本地组建有线或无线网络将图像信息传输至工控机储存并进行初步分析，运用CDMA或GPRS无线传输将工控机初步分析、压缩得到的数字信息传输至远程服务器，远程服务器接收、分析信息并控制数码相机拍照，对结果进行评价和预警，并针对分析结果调整数码相机拍摄时间和拍摄间隔满足监测要求。

实施例2

如图4所示，将基于数字照相技术的变形远程监控系统用于隧道断面5的监控，其中数码相机10设于可通视的隧道拱顶，多个标志点12的混凝土基座120均匀埋设于隧道断面5内；标志点根据实际隧道在断面上布设多个标志点，数码相机固定在能够通视的隧道拱顶，相机与隧道待测断面距离建议控制在50m以内，可同时用一台数码相机测多组通视断面。本实施例基于数字照相技术的变形远程监控系统的其他结构与实施例1描述相同。

标志点，为配套图像处理系统开发的专用图形标志点，为黑底的白色圆形；如图2所示，标志点采用黑底白色圆形，外部为正方形，内部为白色圆形，黑色轮廓为200mm×200mm，中心白色标志圆直径为100mm，标志点大小可根据实际情况进行调整。标志点下附支撑杆，材质为钢铁，底部为混凝土基础埋设在边坡地面下用以固定标志点。

工控机在现场采集保存原始图像，进行初步分析；远程传输系统，可根据实际情况选用CDMA或GPRS，实现图像数据上传服务器和服务器指令的下达；远程分析处理控制系统，在远离工地现场的控制室内，包括服务器和系统软件，进行图像处理分析、数据储存、数据查看、系统预警和系统控制等。

图像处理时采用亚像素技术提高处理精度。首先运用重心法粗略确定圆心位置与半径；再运用OCD法，用构造的掩模基于圆心以一定角度(20°)旋转寻找圆边缘精确位置，得到36组圆边缘点坐标；最后基于寻找到的待测圆边缘点进行圆的最小二乘拟合，得到圆心坐标。

本实用新型的系统工作流程如图5所示，首先将相机标定，然后安装设备，其中包括：安置测点及固定数码相机，测量两最远标志点中心实际距离，工控机系统、程序调试，建立无线远程传输系统四个部分，设备安装好后设定拍照的时间间隔，再进行拍照，通过工控机对图像进行处理并识别确定各测点的位置，运用无线传输装置通过无线网络适时上传识别结果，服务器——远程分析处理控制装置对数据进行分析判断是否预警，如果有预警，则调整拍摄次数和间隔，再次设定间隔时间进行拍照，如果没有预警，则继续拍照。

实施例3

基于数字照相技术的变形远程监控系统用于隧道断面的监控，数码相机设于可通视的隧道拱顶，根据实际隧道在隧道断面的待监控处设有5个标志点，5个标志点的混凝土基座均匀埋设于隧道断面内，标志点包括混凝土基座、支撑杆和标志面，标志面通过支撑杆设于混凝土基座的上方，标志面为一黑底的正方形，其中心处设有一白色的标志圆，标志面的正方形黑底的尺寸为100mm×100mm，中心白色标志圆直径为50mm，标志点大小可根据实际情况进行调整。数码相机固定在能够通视的隧道拱顶，相机与隧道待测断面距离为1m，可同时用一台数码相机测多组通视断面。本实施例的其他结构与实施例1描述相同。

实施例4

基于数字照相技术的变形远程监控系统用于边坡的监控，其中图像采集装置包括包括数码相机、工控机、云台和50个标志点。数码相机以及工控机设于云台上，50个标志点的混凝土基座均匀埋设于边坡的地面下；云台作为固定数码相机的基座和保护数码相机、工控机等的保护罩；标志点根据实际边坡以行为单位间隔一定距离布设在边坡上，数码相机固定在云台上，相机与边坡距离为50m；标志点包括混凝土基座、支撑杆和标志面，标志面通过支撑杆设于混凝土基座的上方，标志面为一黑底的正方形，其中心处设有一白色的标志圆，标志面的正方形黑底的尺寸为400mm×400mm，中心白色标志圆直径为200mm，标志点大小可根据实际情况进行调整。本实施例的其他结构与实施例1描述相同。

Claims (10)

1.一种基于数字照相技术的变形远程监控系统，其特征在于，该系统包括图像采集装置、无线传输装置、远程分析处理控制装置，所述的图像采集装置包括多个标志点、数码相机、工控机，所述的多个标志点均匀设于工程结构的待监控处，所述的数码相机设于多个标志点的相对侧，所述的数码相机与工控机通过有线或无线连接，所述的工控机通过无线传输装置与远程分析处理控制装置无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字照相技术的变形远程监控系统，其特征在于，所述的多个标志点的数量为3-50个，各标志点包括混凝土基座、支撑杆和标志面，所述的标志面通过支撑杆设于混凝土基座的上方。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字照相技术的变形远程监控系统，其特征在于，所述的标志面为一黑底的正方形，其中心处设有一白色的标志圆。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字照相技术的变形远程监控系统，其特征在于，所述的标志面的尺寸范围为(100-400)mm×(100-400)mm，标志圆直径范围为50-200mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于数字照相技术的变形远程监控系统，其特征在于，所述的数码相机为佳能G9数码相机。

6.根据权利要求1所述的一种基于数字照相技术的变形远程监控系统，其特征在于，所述的数码相机与工程结构的待监控处的距离在50m以内。

7.根据权利要求6所述的一种基于数字照相技术的变形远程监控系统，其特征在于，所述的数码相机与工程结构的待监控处的距离为1-50m。

8.根据权利要求1所述的基于数字照相技术的变形远程监控系统，其特征在于，所述的图像采集装置还包括云台，所述的数码相机以及工控机设于云台上，所述的工程结构的待监控处为边坡，所述的多个标志点的混凝土基座均匀埋设于边坡的地面下。

9.根据权利要求1所述的基于数字照相技术的变形远程监控系统，其特征在于，所述的工程结构的待监控处为隧道断面，所述的数码相机设于可通视的隧道拱顶，所述的多个标志点的混凝土基座均匀埋设于隧道断面内。

10.根据权利要求1所述的基于数字照相技术的变形远程监控系统，其特征在于，所述的无线传输装置通过CDMA网络或GPRS网络与远程分析处理控制装置连接。

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