CN221100018U - 一种监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种监测装置，包括：图像采集器、气压测量器、湿度检测器、温度检测器、位姿记录器、数据传输器和太阳能板；图像采集器，用于实时采集待监测区域的表观形态数据；气压测量器，用于实时采集所处环境的气压数据；湿度检测器，用于实时采集所处环境的湿度数据；温度检测器，用于实时采集所处环境的温度数据；位姿记录器，用于实时记录所述监测装置和所述图像采集器的位姿数据；数据传输器，用于输出所采集到的表观形态数据、气压数据、湿度数据、温度数据和位姿数据；太阳能板设置在所述监测装置的顶部，用于将太阳能转化为电能为所述监测装置中的各个部件供能。应用本实用新型可以对待监测区域的情况进行实时监测。
Description
技术领域
本申请涉及桥梁建筑技术领域，尤其涉及一种监测装置。
背景技术
桥梁负弯矩区位于结构的中支点附近，由于上部的混凝土桥面板受拉、下部的钢梁受压，受力较为不利。其中，桥面板中产生的拉应力可能导致桥面开裂，影响结构的耐久性和使用性能，同时降低组合截面的轴向刚度和抗弯刚度。在实际工程中，混凝土翼缘受拉的情况是很普遍的。钢-混凝土连续组合梁一般是带裂缝工作的，其负弯矩区混凝土板的裂缝开展较大时，将导致混凝土板中的钢筋发生锈蚀，从而影响梁的耐久性。除了裂缝外，受环境和荷载的影响，桥梁结构混凝土容易发生破碎和离析，导致结构受力不均衡，会直接影响桥梁整体的安全。因此，对桥梁负弯矩区进行耐久性监测是保障桥梁使用性能的重要手段。
传统的混凝土耐久性监测传感器多为预埋式监测装置，需要在施工期就进行预埋布置，无法适用于已处于服役期的混凝土结构的耐久性监测。另一种传统的混凝土耐久性监测传感器是一种基于电磁场原理的外置式钢筋锈蚀监测传感器，能够对已处于服役期的混凝土结构进行耐久性检测。然而，该方法需要采用两个探头控制钢筋两端进行测试，并且是一种接触式监测手段，只能采集单点数据，安装复杂，效率低下。
因此可知，现有的桥梁钢筋混凝土结构耐久性监测大多基于接触式传感器进行监测，需要进行大量的预埋和设点，工作量巨大，并且对于处在服役期的桥梁往往需要进行钻孔以安置传感器探头，会对结构造成二次损伤。另外目前的耐久性监测设备功能单一，只能完成裂缝宽度监测、钢筋锈蚀等单一任务的监测。同时，现有的监测设备难以适应桥梁监测现场高温、潮湿的复杂环境，并且耐久性监测是一项长期的任务，需要多次进行数据采集，因此对监测设备的功耗和供能提出了更高的要求。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种监测装置，从而可以对待监测区域的情况进行实时监测。
本实用新型的技术方案具体是这样实现的：
一种监测装置，包括：图像采集器、气压测量器、湿度检测器、温度检测器、位姿记录器、数据传输器和太阳能板；
所述图像采集器，用于实时采集待监测区域的表观形态数据；
所述气压测量器，用于实时采集所处环境的气压数据；
所述湿度检测器，用于实时采集所处环境的湿度数据；
所述温度检测器，用于实时采集所处环境的温度数据；
所述位姿记录器，用于实时记录所述监测装置和所述图像采集器的位姿数据；
所述数据传输器，用于输出所采集到的表观形态数据、气压数据、湿度数据、温度数据和位姿数据；
所述太阳能板设置在所述监测装置的顶部，用于将太阳能转化为电能为所述监测装置中的各个部件供能。
较佳的，所述监测装置还包括：电量存储器；
所述电量存储器，用于存储所述太阳能板输出的电能，并为所述监测装置中的各个部件提供所需的电能。
较佳的，所述监测装置还包括：数据处理器；
所述数据处理器与所述数据传输器连接，用于根据预先训练好的图像分类与目标检测模型，以及所采集到的表观形态数据和位姿数据，对待监测区域的混凝土破损、裂缝形态和钢筋锈蚀程度进行判别，并根据所采集到的气压数据、湿度数据和温度数据对耐久性进行综合分析评价，确定耐久性衰减规律。
较佳的，所述监测装置还包括：除雾器；
所述除雾器，用于去除所述图像采集器上以及周围的雾气。
较佳的，所述监测装置还包括：控制器；
所述控制器，用于根据接收到的指令启动或关闭所述监测装置。
较佳的，所述控制器，还用于根据所采集到的气压数据和湿度数据，计算得到露点温度，并当所采集到的温度数据低于所计算的露点温度时，向所述除雾器发送启动指令，以启动所述除雾器。
较佳的，所述监测装置还包括：照明设备；
所述照明设备，用于为所述图像采集器进行补光。
较佳的，所述照明设备包括：感光元件和光源；
所述感光元件，用于采集所述图像采集器所处环境的光照度数据，并当所采集到的光照度数据小于预设的照明阈值时，开启光源；
所述光源，用于为所述图像采集器进行补光；
较佳的，所述监测装置还包括：外壳；
所述外壳围绕形成一个顶部开口的空腔；
所述图像采集器、气压测量器、湿度检测器、温度检测器、位姿记录器和数据传输器均设置在所述外壳的空腔中；
所述太阳能板设置在所述外壳的顶部。
较佳的，所述监测装置还包括：防潮密封垫；
所述防潮密封垫设置在所述外壳与所述太阳能板之间。
如上可见，在本实用新型中的监测装置中，由于可以通过图像采集器实时采集待监测区域(例如，桥梁负弯矩区)的表观形态数据(例如，图像数据或视频数据)，并通过气压测量器、湿度检测器和温度检测器分别实时采集所处环境的气压数据、湿度数据和温度数据，通过位姿记录器记录监测装置以及图像采集器的位姿数据，随后再通过数据传输器输出所采集到的表观形态数据、气压数据、湿度数据、温度数据和位姿数据，实现对待监测区域(例如，桥梁负弯矩区)的情况的实时监测。
附图说明
图1为本实用新型的一个具体实施例中的监测装置的结构示意图一。
图2为本实用新型的一个具体实施例中的监测装置的结构示意图二。
具体实施方式
为使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步详细的说明。
图1和图2均为本实用新型的一个具体实施例中的监测装置的结构示意图，如图1和图2所示，在本申请的一个具体实施例中，所述监测装置可以包括：图像采集器101、气压测量器102、湿度检测器103、温度检测器104、位姿记录器105、数据传输器106和太阳能板107；
所述图像采集器101，用于实时采集待监测区域的表观形态数据；
所述气压测量器102，用于实时采集所处环境的气压数据；
所述湿度检测器103，用于实时采集所处环境的湿度数据；
所述温度检测器104，用于实时采集所处环境的温度数据；
所述位姿记录器105，用于实时记录所述监测装置和所述图像采集器101的位姿数据；
所述数据传输器106，用于输出所采集到的表观形态数据、气压数据、湿度数据、温度数据和位姿数据；
所述太阳能板107设置在所述监测装置的顶部，用于将太阳能转化为电能为所述监测装置中的各个部件供能。
在上述的监测装置中，可以通过图像采集器实时采集待监测区域(例如，桥梁负弯矩区)的表观形态数据(例如，图像数据或视频数据)，并通过气压测量器、湿度检测器和温度检测器分别实时采集所处环境的气压数据、湿度数据和温度数据，通过位姿记录器记录监测装置以及图像采集器的位姿数据，随后再通过数据传输器输出所采集到的表观形态数据、气压数据、湿度数据、温度数据和位姿数据，实现对待监测区域(例如，桥梁负弯矩区)的情况的实时监测。另外，由于上述监测装置中设置了太阳能板，因此可以通过该太阳能板对上述监测装置进行自主供能，保障上述监测装置可以在复杂的环境中长期运行，进行数据采集和耐久性监测。
上述的监测装置在实际应用环境中不可避免的会受到风吹雨打等环境因素的影响，使得上述图像采集器的采集姿态有可能会发生变化，而在不同的采集姿态时所采集的表观形态数据(例如，图像数据或视频数据)可能会产生不同程度的畸变。因此，通过上述位姿记录器所记录的监测装置和所述图像采集器的位姿数据，可以对表观形态数据进行畸变矫正，保证表观形态数据可以真实还原待监测区域(例如，桥梁负弯矩区)的实际状态。并且，当监测装置整体的姿态发生较大偏移时，还可以及时预警，提醒工程人员对监测装置进行相应的调整。
另外，上述的数据传输器可以进行超远距离的数据传输，从而可以将所采集到的表观形态数据、气压数据、湿度数据、温度数据和位姿数据输出至相应的数据处理终端进行数据分析和处理。
例如，作为示例，在本申请的另一个较佳的具体实施例中，所述监测装置还可以进一步包括：数据处理器(图中未示出)；
所述数据处理器与所述数据传输器连接，用于根据预先训练好的图像分类与目标检测模型，以及所采集到的表观形态数据和位姿数据，对待监测区域(例如，桥梁负弯矩区)的混凝土破损、裂缝形态和钢筋锈蚀程度进行判别，并根据所采集到的气压数据、湿度数据和温度数据对耐久性进行综合分析评价，确定耐久性衰减规律。
例如，作为示例，在本申请的另一个较佳的具体实施例中，所述数据处理器可以是云平台，也可以是相应的计算设备(例如，计算机、服务器等)。
另外，作为示例，在本申请的另一个较佳的具体实施例中，所述监测装置还可以进一步包括：电量存储器108；
所述电量存储器108，用于存储所述太阳能板107输出的电能，并为所述监测装置中的各个部件提供所需的电能。
另外，作为示例，在本申请的另一个较佳的具体实施例中，所述监测装置还可以进一步包括：控制器109；
所述控制器109，用于根据接收到的指令启动或关闭所述监测装置。
由于监测是一项长期的任务，为了减低功耗，提升监测装置的使用寿命，本申请中可以向控制器发送相应的指令(例如，启动指令或关闭指令等)，通过上述控制器定时启动或关闭所述监测装置，每次启动前都可以执行一次自检，从而可以确保监测装置中的每个部件均能正常运行。
另外，作为示例，在本申请的另一个较佳的具体实施例中，所述监测装置还可以进一步包括：除雾器110；
所述除雾器110，用于去除所述图像采集器101上以及周围的雾气。
另外，作为示例，在本申请的另一个较佳的具体实施例中，所述除雾器可以包括：一个或多个风扇。
通过上述的除雾器，可以去除所述图像采集器上以及周围的雾气，以保证图像采集器可以采集到清晰的表观形态数据。
另外，作为示例，在本申请的另一个较佳的具体实施例中，所述控制器109，还用于根据所采集到的气压数据和湿度数据，计算得到露点温度，并当所采集到的温度数据低于所计算的露点温度时，向所述除雾器110发送启动指令，以启动所述除雾器110。
举例来说，在本申请的技术方案中，可以根据如下所述的公式计算得到露点温度：
其中，Td为露点温度，e为实际水蒸气分压，es为饱和蒸汽压力，RH为相对湿度。
另外，作为示例，在本申请的另一个较佳的具体实施例中，所述监测装置还可以进一步包括：照明设备111；
所述照明设备111，用于为所述图像采集器101进行补光，从而使得所述图像采集器可以采集到更为清晰的表观形态数据。
另外，作为示例，在本申请的另一个较佳的具体实施例中，所述照明设备可以包括：感光元件和光源(图中未示出)；
所述感光元件，用于采集所述图像采集器所处环境的光照度数据，并当所采集到的光照度数据小于预设的照明阈值时，开启光源；
所述光源，用于为所述图像采集器进行补光。
通过上述的感光元件可以对图像采集器所处环境的光照度进行监测，并当图像采集器所处环境的光照度低于预设的照明阈值时，开启光源，为所述图像采集器进行补光，从而使得所述图像采集器可以采集到更为清晰的表观形态数据。
另外，作为示例，在本申请的另一个较佳的具体实施例中，所述监测装置还可以进一步包括：外壳112；
所述外壳112围绕形成一个顶部开口的空腔；
所述图像采集器101、气压测量器102、湿度检测器103、温度检测器104、位姿记录器105和数据传输器106均设置在所述外壳112的空腔中；
所述太阳能板107设置在所述外壳112的顶部。
通过上述的外壳，可以对所述图像采集器、气压测量器、湿度检测器、温度检测器、位姿记录器和数据传输器进行相应的保护，以避免监测装置在长期监测任务中受到高温、高湿和高盐环境的影响。
另外，作为示例，在本申请的另一个较佳的具体实施例中，所述监测装置还可以进一步包括：防潮密封垫113；
所述防潮密封垫113设置在所述外壳112与所述太阳能板107之间。
通过上述的防潮密封垫，可以隔绝外部环境中的水汽，从而可以使得监测装置内部保持干燥，以保护监测装置中的电路和各个部件。
综上所述，在本实用新型的技术方案中，由于可以通过图像采集器实时采集待监测区域(例如，桥梁负弯矩区)的表观形态数据(例如，图像数据或视频数据)，并通过气压测量器、湿度检测器和温度检测器分别实时采集所处环境的气压数据、湿度数据和温度数据，通过位姿记录器记录监测装置以及图像采集器的位姿数据，随后再通过数据传输器输出所采集到的表观形态数据、气压数据、湿度数据、温度数据和位姿数据，实现对待监测区域(例如，桥梁负弯矩区)的情况的实时监测。
本申请中的上述监测装置可以通过视觉监测的手段实现对桥梁负弯矩区的耐久性监测，包括混凝土破碎、钢筋锈蚀和裂缝的检测；还可以通过视觉手段实现远距离、非接触、免开孔的长期检测。
另外，由于上述监测装置中设置了太阳能板，因此可以通过该太阳能板对上述监测装置进行自主供能，保障上述监测装置可以在复杂的环境中长期运行，进行数据采集和耐久性监测，具有服役时间长、低功耗、省时省力、可以进行多点监测等优点。
另外，上述监测装置中的气压测量器、湿度检测器、温度检测器可以实时采集环境数据，既可辅助分析耐久性衰减规律，探讨防护策略，也可协助决策除雾器运行。位姿记录器既可记录图像采集器的位姿，辅助进行表观形态数据(例如，图像数据或视频数据)的畸变校正，也可实时监测上述监测装置的工作姿态，对因环境因素导致的异常工作状态及时预警。
另外，上述监测装置中的除雾器和照明设备可以对监测环境进行提升，以保障表观形态数据(例如，图像数据或视频数据)的采集质量，提升信息采集质量。
另外，上述监测装置中的数据传输器可以实时传输表观形态数据和环境数据，实现远程数据传输。上述的控制器可以通过开机自检和协调各个部件的运行状态，保障各个部平稳运行。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种监测装置，其特征在于，该监测装置包括：图像采集器、气压测量器、湿度检测器、温度检测器、位姿记录器、数据传输器和太阳能板；
所述图像采集器，用于实时采集待监测区域的表观形态数据；
所述气压测量器，用于实时采集所处环境的气压数据；
所述湿度检测器，用于实时采集所处环境的湿度数据；
所述温度检测器，用于实时采集所处环境的温度数据；
所述位姿记录器，用于实时记录所述监测装置和所述图像采集器的位姿数据；
所述数据传输器，用于输出所采集到的表观形态数据、气压数据、湿度数据、温度数据和位姿数据；
所述太阳能板设置在所述监测装置的顶部，用于将太阳能转化为电能为所述监测装置中的各个部件供能。
2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括：电量存储器；
所述电量存储器，用于存储所述太阳能板输出的电能，并为所述监测装置中的各个部件提供所需的电能。
3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括：数据处理器；
所述数据处理器与所述数据传输器连接，用于根据预先训练好的图像分类与目标检测模型，以及所采集到的表观形态数据和位姿数据，对待监测区域的混凝土破损、裂缝形态和钢筋锈蚀程度进行判别，并根据所采集到的气压数据、湿度数据和温度数据对耐久性进行综合分析评价，确定耐久性衰减规律。
4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括：除雾器；
所述除雾器，用于去除所述图像采集器上以及周围的雾气。
5.根据权利要求4所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括：控制器；
所述控制器，用于根据接收到的指令启动或关闭所述监测装置。
6.根据权利要求5所述的监测装置，其特征在于：
所述控制器，还用于根据所采集到的气压数据和湿度数据，计算得到露点温度，并当所采集到的温度数据低于所计算的露点温度时，向所述除雾器发送启动指令，以启动所述除雾器。
7.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括：照明设备；
所述照明设备，用于为所述图像采集器进行补光。
8.根据权利要求7所述的监测装置，其特征在于，所述照明设备包括：感光元件和光源；
所述感光元件，用于采集所述图像采集器所处环境的光照度数据，并当所采集到的光照度数据小于预设的照明阈值时，开启光源；
所述光源，用于为所述图像采集器进行补光。
9.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括：外壳；
所述外壳围绕形成一个顶部开口的空腔；
所述图像采集器、气压测量器、湿度检测器、温度检测器、位姿记录器和数据传输器均设置在所述外壳的空腔中；
所述太阳能板设置在所述外壳的顶部。
10.根据权利要求9所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括：防潮密封垫；
所述防潮密封垫设置在所述外壳与所述太阳能板之间。
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