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大型土木工程结构的动态位移远距离实时检测系统
陈俊峰赵文广罗洪斌李鹏辉温阴平
AReal-TimeSystemforMonitoringDistantDynamicDisplacementofStructures
CHENJun-FengZHAOWen-guangLUOHong-binLIPeng-huiWENYin-ping
摘要：基于数字图像测量技术的基础上，实时监测系统的开发和检测工程结构动态位移。通过与自我编程软件处理系统实时协调，和一定坐标系统可以得到进一步的动态位移数据和曲线。也就是说，自动采集和实时数据的处理可以通过该系统进行了同步。对于这个系统，首先，采用非接触监测技术，它可以监测或检测对象在几米到几百米外，第二，它具有灵活的安装条件和亚毫米度良好的监测精度;第三，它适合动态，准动态和静态监测大型工程结构。通过多次试验和大型桥梁监测，良好的可靠性和系统优势得到证明。
关键词：动态位移实时监控和检测次像素系统校准动态跟踪
CLCnumberTP751.1;TU196.4
概述（Introduction）
测量结构位移动态，数据动态监测，检测和分析[1-3]价值。然而，它是一个困难的问题，由于现有的测量设备和技术的限制，目前，实时监测和大型工程结构动态位移检测。根据检测结果，现有的检测方法动态位移可分为两类：直接法和间接法[4]。对于前一种方法，一个基准点，加以控制，这是相对固定的动态点，动态和固定点之间的相对位移检测的传感器。由空间较小的微型结构占用，固定基准点，可以发现所有的时间的测量精度和动态响应程度，因此自动处理和实时输出可以进行。这时很难找到周围的大型机构，如大跨度桥梁，高层建筑等，动态点的固定基准点。随着对被测物体变形的增加，传感器可能会失效，动态测量失败。对于后一种方法，测量仪器体积小，方便，但它有一个较低的测量精度和可靠性低的致命缺陷。至于动位移的监测和检测，由于信息，测量仪器和数据处理，昂贵的设备和严谨的工作，新技术条件的复杂性，也存在实现自动处理和实时输出时的许多问题。在上述情况的基础上，直接法，实时系统的开发，监测和检测大型工程结构动态位移。对于这个系统，远程监控技术是通过实时处理数据和输出实现的，它具有灵活的安装条件，良好的监测精度，降低成本，操作方便。
1系统结构（Systemstructure）
实时监控和检测系统分为两部分：硬件系统和软件系统。
1.1硬件系统（Hardwaresystem）
该实时监控和检测系统的硬件系统主要由图像采集设备，计算机和系统校准板（图1）组成。工业CCD相机和图像采集卡是图像采集设备。不同的镜头可以达到不同的观测距离，特别是中，长焦距镜头可以看到几百米。一般来说，图像采集卡可以达到每秒25帧以上。由于大型结构的几个频率，可满足大型结构的低频振动检测的要求。由于电脑的整体性能有了很大提高，而且具有良好的普遍性。该系统可以使用的校准板有木钳板，塑料板或薄金属板。有一个特别设计的黑色和白色的几何图是25平方米的积点版。它不需要电子设备和电源，只通过适配器上的测量结构固定。

Fig.1Diagramofsystemstructure（图1）
1.2软件系统（Softwaresystem）
该实时监控和检测系统软件系统主要由一个实时操作系统和实时图像采集和分析系统组成。目前，WindowsXP的使用和更成熟的平台，是这个系统运行该软件采用的操作平台。在这个平台上，用VC++编程语言来实现图像采集。通过使用多线程编程技术，在缓存中进行照片处理。此外，自动跟踪和识别物体得以实现。最后，确保该系统在实际时间。
2工作原理和实现流程（Workingprincipleandrealizationflow）
2.1系统安装（Systeminstallation）
该系统校准板固定在被测结构上。“XY”校准板轴坐标系统和工程系统有相似之处。例如，“侧向垂直横”的大型桥梁是“某某”的工程坐标系，主体上的高层建筑轴线是“XY”的工程坐标系，其铅垂线方向是Z轴。
为监测桥梁，为图像采集所用的设备都设置一个固定点沿大桥轴线。这一点可在地面上，桥墩或平台，聚集在那里的摄像机可以对系统的名义板采集图像。摄像机的主要光轴可调节成兼姿势，如仰角，抑郁和偏转角（图2）角。
在动态位移监测时，一旦系统被校准，相机的主光轴应该是固定的。

Fig.2Diagramofsysteminstallation（图2）
2.2系统校准（Systemcalibration）
系统标量正在创建图像之间的对应关系协调的CCD相机和工程体系。通过使用子像素技术重心法，对象点的数据抽象。首先，将图像转化为二进制。然后，将确定目标区域。由于图像中噪声的存在，它可能会带来一些错误时，图像为二进制改变。此外，该目标区域的