悬索桥索夹滑移监测方法及系统与流程

本发明涉及机械部件的测试，具体涉及一种悬索桥索夹滑移监测方法及系统。

背景技术：

1、悬索桥作为大跨径桥梁结构形式之一，主要包括主缆、吊索、加劲梁和桥塔。其中主缆是主要的受力构件，通过索夹和吊索承受活载和加劲梁(包括桥面系)的恒载。吊索是联系加劲梁和主缆的纽带，承受轴向拉力，是将加劲梁的力传递到主缆上，主缆和吊索的连接是通过索夹来承担，桥塔是支承主缆的重要构件。

2、一般地，索夹在主缆上安装的关键是螺栓的坚固，要分二次进行，在索夹安装就位时用扳手预紧，然后用扭力扳手第一次坚固，吊杆索力加载完毕后用扭力扳手第二次紧固，至此完成索夹初始状态的安装。然而，由于索夹螺杆的松弛、主缆变形、索夹锈蚀失效、索夹防腐涂层劣化和环境因素的影响，导致索夹在施工或运营期会发生一定的滑移，严重影响到桥梁结构的安全状态和正常使用性能。

3、目前国内外对索夹螺杆的养护主要是通过定期检查靠近索塔处的索夹螺杆紧固力情况进行评估后，根据螺杆力随时间的下降幅度确定下一轮循环复拧的时间间隔和比例，即基于一定的运营时间，检测出索夹螺杆紧固力降低至安装设计值的30％时，就会补拧索夹。这种检测索夹滑移的方法属于被动养护检查，存在时间长、效率低、检测不全面等缺点，不能对索夹起到主动监测的效果。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提出一种悬索桥索夹滑移监测方法及系统，可以提高悬索桥索夹的滑移监测精度。具体技术方案如下：

2、第一方面，提供了一种悬索桥索夹滑移监测方法，在第一方面的第一种可实现方式中，包括：

3、实时获取设置在索夹上的靶标的数字图像，以及采集设备在采集所述数字图像时的空间坐标；

4、基于所述采集设备对应的空间坐标构建起校准矩阵；

5、通过所述校准矩阵对所述数字图像中靶标的位置坐标进行校准；

6、通过所述靶标校准后的位置坐标确定所述悬索桥索夹的滑移数据。

7、结合第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第二种可实现方式中，通过设置在所述采集设备上的惯性导航系统实时监测所述采集设备对应的空间坐标。

8、结合第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第三种可实现方式中，基于所述采集设备对应的空间坐标构建起校准矩阵，包括：

9、根据所述采集设备当前时刻对应的空间坐标，以及前一时刻对应的空间坐标，确定所述采集设备在各个方向上的位移数据；

10、基于所述采集设备在各个方向上的位移数据，结合设定的基础矩阵和矩阵尺寸构建起所述校准矩阵。

11、结合第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第四种可实现方式中，通过所述校准矩阵对所述数字图像中靶标的位置坐标进行校准，包括：

12、采用图像识别方法识别所述数字图像中靶标对应的像素点，并定位所述靶标在像素坐标系中的坐标；

13、根据所述采集设备的内部参数和外部参数构建起坐标转换矩阵；

14、通过所述坐标转换矩阵将所述靶标在像素坐标系中的坐标转换为空间坐标系中的坐标，从而确定所述靶标的位置坐标。

15、结合第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第五种可实现方式中，还包括：

16、将所述悬索桥索夹的滑移数据与预设阈值进行比较，响应于所述滑移数据超过预设阈值，发出相应的报警信号。

17、第二方面，提供了一种悬索桥索夹滑移监测系统，在第二方面的第一种可实现方式中，包括：

18、数据获取模块，配置为实时获取设置在索夹上的靶标的数字图像，以及采集设备在采集所述数字图像时的空间坐标；

19、矩阵构建模块，配置为基于所述采集设备对应的空间坐标构建起校准矩阵；

20、坐标校准模块，配置为通过所述校准矩阵对所述数字图像中靶标的位置坐标进行校准；

21、滑移计算模块，配置为通过所述靶标校准后的位置坐标确定所述悬索桥索夹的滑移数据。

22、结合第二方面的第一种可实现方式，在第二方面的第二种可实现方式中，所述数据获取模块包括：坐标定位单元，配置为通过设置在所述采集设备上的惯性导航系统实时监测所述采集设备对应的空间坐标。

23、结合第二方面的第一种可实现方式，在第二方面的第三种可实现方式中，所述矩阵构建模块包括：

24、位移计算单元，配置为根据所述采集设备当前时刻对应的空间坐标，以及前一时刻对应的空间坐标，确定所述采集设备在各个方向上的位移数据；

25、矩阵构建单元，配置为基于所述采集设备在各个方向上的位移数据，结合设定的基础矩阵和矩阵尺寸构建起所述校准矩阵。

26、结合第二方面的第一种可实现方式，在第二方面的第四种可实现方式中，所述坐标校准模块包括：

27、图像定位单元，配置为采用图像识别方法识别所述数字图像中靶标对应的像素点，并定位所述靶标在像素坐标系中的坐标；

28、转换矩阵单元，配置为根据所述采集设备的内部参数和外部参数构建起坐标转换矩阵；

29、坐标转换单元，配置为通过所述坐标转换矩阵将所述靶标在像素坐标系中的坐标转换为空间坐标系中的坐标，从而确定所述靶标的位置坐标。

30、结合第二方面的第一种可实现方式，在第二方面的第五种可实现方式中，还包括：

31、监测预警模块，配置为将所述悬索桥索夹的滑移数据与预设阈值进行比较，响应于所述滑移数据超过预设阈值，发出相应的报警信号。

32、有益效果：采用本发明的悬索桥索夹滑移监测方法及系统，通过获取到的采集设备在采集所述数字图像时的空间坐标，可以构建起校准矩阵对采集设备采集的数字图像进行校准，消除因采集设备抖动给采集到的数字图像带来的影响，从而提高了索夹的位置坐标定位精度，进而使得悬索桥索夹的滑移数据更加精确。

技术特征：

1.一种悬索桥索夹滑移监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的悬索桥索夹滑移监测方法，其特征在于，通过设置在所述采集设备上的惯性导航系统实时监测所述采集设备对应的空间坐标。

3.根据权利要求1所述的悬索桥索夹滑移监测方法，其特征在于，基于所述采集设备对应的空间坐标构建起校准矩阵，包括：

4.根据权利要求1所述的悬索桥索夹滑移监测方法，其特征在于，通过所述校准矩阵对所述数字图像中靶标的位置坐标进行校准，包括：

5.根据权利要求1所述的悬索桥索夹滑移监测方法，其特征在于，还包括：

6.一种悬索桥索夹滑移监测系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的悬索桥索夹滑移监测系统，其特征在于，所述数据获取模块包括：坐标定位单元，配置为通过设置在所述采集设备上的惯性导航系统实时监测所述采集设备对应的空间坐标。

8.根据权利要求6所述的悬索桥索夹滑移监测系统，其特征在于，所述矩阵构建模块包括：

9.根据权利要求6所述的悬索桥索夹滑移监测系统，其特征在于，所述坐标校准模块包括：

10.根据权利要求6所述的悬索桥索夹滑移监测系统，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明公开了一种悬索桥索夹滑移监测方法及系统，包括：首先，通过采集设备实时采集索夹处的数字图像，同时，通过采集设备上的定位设备，实时定位采集设备的空间坐标。然后，基于采集数字图像时采集设备的空间坐标构建起校准矩阵。之后，采用图像识别定位算法对采集到的数字图像中的靶标进行定位，并通过构建的校准矩阵对通过图像定位到的靶标位置坐标进行校准。从而消除因采集设备抖动造成的影响，提高靶标的位置坐标定位精度，使得悬索桥索夹的滑移数据更加精确。最后，根据校准后靶标的位置坐标和以往记录的靶标位置坐标历史数据计算得到索夹的滑移数据。

技术研发人员：吴亚,魏家乐,王勇华,张记众,张江涛,康泰
受保护的技术使用者：陕西交控通宇交通研究有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31