基于有限元与计算机视觉的输电高塔组立施工新技术

以国网江苏省电力有限公司500 kV凤城—梅里长江大跨越工程输电高塔施工为背景,研究提出了一套基于有限元模拟与计算机视觉的输电高塔组立施工新技术。首先根据吊装构件特点、安装位置等制定合理的吊装与安装工艺流程,再建立关键施工阶段铁塔与抱杆的耦合有限元模型,在铁塔与抱杆结构上布置实测监测系统采集风环境和结构状态的多元信息,保障施工安全开展。为解决抱杆高空作业位移测量难度大的问题,研发了一种高空结构物相对位移的计算机视觉位移测量方法。采用有限元模拟结构整体受力变形状态,结合计算机视觉技术对施工动态过程开展结构变形和位移测量,提出了输电高塔组立安全高效施工新技术。     

江阴大桥结构健康监测系统升级改造设计研究

本文在对原系统分析研究的基础上,结合江阴大桥升级改造工程实际,对升级改造的系统构成、监测技术的应用、子系统的设计等方面进行了研究.提出了江阴大桥结构健康监测系统的升级改造的总体要求与思路,明确了升级改造的主要内容.从传感器的布置、数据采集的要求、传感器的技术参数等方面对各个子系统进行了工程设计.针对系统升级改造的总体目标与要求,对江阴大桥结构健康监测系统的系统软件和数据处理进行设计研究.就如何应用监测系统的数据建立运营情况下的江阴大桥评估系统进行了研究,从结构异常状态预警、结构状态识别、结构健康状态评估方法方面进行了设计分析.     

测量机器人在基坑变形监测中的应用研究

测量机器人是能够模拟人工测量进行自动搜寻、追踪、分辨和高精确测量目标并且获得平面以及立体角度、空间距离、三维精确坐标和图像等具体信息的多功能型电子全站仪。如果这种多功能型电子全站仪与可以预先定制测量计划、全程控制测量流程、完成测量数据分析和处理的相关软件进行组合,就可以取代人工完成诸多测量工程,还能够经过CCD图像传感器另外感应器对具体测量过程中的测量对象完成鉴别工作,快速进行解析、分析与假设,完成自我调控,并主动完成各个测项的具体操作,用来彻底替代人工测量。使用测量机器人完成工程目标位的自动变形监测,具体的测量方式与方法可依据具体工程要求采用稳定全自动连续监测或者变位移周期性监测。     

大跨缆索支承型桥梁健康监测与评估系统的设计研究

随着我国经济迅速发展,对于交通运输能力的要求不断提高,结构健康监测（Structural Health Monitoring,SHM）系统越来越成为大型桥梁运营、养护管理、安全评估与维护的重要技术支撑。本文针对目前国内外大跨桥梁结构健康监测系统中存在的问题,围绕“结构健康监测、日常养护检测系统、周期检测相结合,综合建立大跨桥梁结构状态识别与安全评估系统”的思想,主要就建立大跨缆索支承型桥梁结构健康监测系统中的问题进行了研究,提出了明确的系统的总体设计原则、构成以及功能目标,对系统设计与安全评估目标的关系问题进行了分析研究,阐述了监测项目选择、传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据处理与控制子系统、结构状态识别与安全评估子系统的设计原则或思路。     

基于应变监测的桥面板弯曲变形测量

文章提出了一种基于应变测量的弹性支撑桥面板变形监测方法,该监测方法主要是将梁的变形监测理论拓展为二维平面内的变形监测,建立全桥面的二维应变多项式目标函数,并利用最小二乘法拟合求得目标函数的系数向量,再通过二次积分代入具体的边界条件求出桥面板的挠度函数,即可获得板任意位置的变形状态。对弹性支撑桥面板采用多种加载方式进行数值模拟和噪声模拟,实验结果与理论模拟相符,验证了该方法的可行性。这种弯曲变形监测方法能够保证精度的条件下以低成本和简易设备监测板的弯曲变形,对结构的健康监测和安全评估等具有重要的理论意义与工程应用价值。     

目标追踪算法在岩石表面变形测量中的实现与应用

变形测量是岩石力学理论研究和工程实践的基础，数字图像相关算法在岩石变形测量中得到了广泛的应用，但在实际应用中存在位移云图边缘检测收敛性差、定量刻画参数少等问题。基于此，将目标追踪方法引入到岩石变形测量领域，提出基于目标追踪算法的岩石表面变形测量方法，该方法通过Harris角点检测，获取图像中关键特征点的位置，之后采用KLT算法计算出跟踪点在变形后图像中所对应的位置，从而确定岩石表面的全场位移。为验证算法的可靠性，开展室内岩石剪切试验，对比分析目标追踪算法和数字图像相关算法的试验结果。研究结果表明：目标追踪算法能够实现岩石表面的非接触位移测量，相比数字图像相关算法，精度和稳定性有一定提升。目标追踪算法解决了数字图像相关算法在岩石边缘处变形量计算不收敛、稳定性差等问题，真正实现了在可计算范围内全场位移量的拾取。提出利用信息熵来定量刻画岩石破坏过程变形场的演化特征，有助于更全面、更准确地分析岩石在各种复杂外载荷作用下的力学行为。所提出的一种新的岩石表面变形场测量方法，为可视化研究岩石表面变形演化规律及损伤特征提供有效的技术手段，同时也为岩土工程领域非接触变形测量提供一定借鉴。     

基于计算机视觉的结构系统识别

结构系统识别是土木工程结构健康监测的重要组成部分,传统的结构系统识别通过有线或无线的测量系统进行数据采集,布置传感器以及数据采集设备的过程繁琐、费时。为了提高结构系统识别的效率,提出一种无需人工靶点、基于计算机视觉的非接触式测量方法,以消费级相机为采集设备,采用基于点匹配的特征光流技术实现目标的运动跟踪,获得目标的位移时程,进而实现结构系统识别。使用消费级摄像机对振动台试验中的结构模型进行测量,与传统拉线式位移传感器的测量结果进行对比。研究结果表明,采用基于计算机视觉的非接触式测量方法,在频域中具有较高的测量精度,并且能够准确识别出结构的自振频率、振型等动力特性,具有良好的应用前景。     

基于多源信息的基坑安全评估方法探索

近年来,基坑安全事故时有发生,严重威胁人民生命财产安全。建设工程领域有多种安全评估和预警的工作流程和手段,但独立预警的情况较多,信息分散、结论模糊且有效性不高,常发生预警失误或过度预警的情况,无法满足当前综合分析和综合管理的需要。论文提出一种基于现场巡检和测量数据等多源信息的"基坑综合安全评估法",该方法基于AI识别技术,可实现基坑工程周边环境和结构风险源识别、安全性评估和因素加权综合打分(健康指数),显著提高工程管理效率,在建设工程领域具有广泛应用前景。     

岩梁小变形的光纤光栅检测方法研究

岩石变形过程复杂，且受环境因素的影响，而影响其破坏的初期损伤状态是关键。光纤光栅技术近几年发展迅速，在单点的基础上发展起来的多点光纤光栅传感技术，可以将光栅点构成阵列式布置。鉴于此，本文首次将多点光纤光栅传感技术用于岩石变形过程的检测中，将多个光栅点阵列布置于相似模型的岩层中，通过实验研究了岩石变形与光栅点波长变化的初步关系。这一研究对检测岩石小变形及监测岩土工程的安全性具有重要意义。     

基于柔度差和变形曲率的损伤定位识别方法研究

文章介绍了柔度差和变形曲率用于结构损伤识别的理论.通过对一个简支梁的仿真计算表明,两种方法均能对单个损伤单元进行定位,并随着损伤程度的增大识别愈加明显,但对于多位置损伤识别,变形曲率法比柔度差值法更精确,且不需要健康结构的信息作为基线,适合工程损伤的快速动力学检测.     

基于图像处理技术的建筑裂缝测量方法分析

裂缝测量是监测建筑结构健康和确保结构安全的一项重要任务。手动测量裂缝的过程非常耗时，并且容易受到检查员主观判断影响。文中建立了一种基于图像处理技术的智能测量模型，用于自动裂缝识别和分析。新模型提出了一种称为最小-最大灰度级判别（MMG）的灰度强度调整方法，预处理由Otsu方法阈值化的图像，这种灰度强度调整方法的目标是提高裂缝检测结果的准确性。结果表明，MMG和Otsu方法结合，可以成功测量建筑图像中的裂缝缺陷，包括面积、周长、宽度、长度和方向。     

基于分布式光纤应变传感技术的改进共轭梁法监测结构变形分布研究

工程结构的变形分布是识别结构损伤累积的一个重要手段和指标,但通过现有各种"点式"传感技术还难以全面准确监测结构变形分布。本文基于PPP-BOTDA分布式应变测量技术,提出一种适用于监测简支结构和多跨连续结构变形分布的改进共轭梁法。首先针对传统共轭梁法无法监测由支座沉降产生结构变形的缺点进行改进,使之适用于荷载与支座沉降同时作用的情况。根据本文方法得到的结构变形分布与应变分布呈显式线性关系,与荷载及截面刚度条件无关。理论分析与试验结果均表明,由本文方法得到的某跨结构变形监测精度仅由该跨应变测量误差控制,与其它跨应变测量误差无关,这就限制了应变测量误差的影响范围并保证结构变形的准确监测。     

小沟特大桥健康状态评估系统的研究

桥梁健康监测的目的是利用桥梁现场的无损测试信息和桥梁的特型分析,以识别桥梁健康状态的变化,为桥梁结构的维修养护和管理提供科学依据。采用基于准静态识别的统计对比诊断法,对某特大桥的健康状态进行了评估。     

某悬挑叠层空腹桁架结构健康监测

某研发楼为满足建筑立面效果和功能要求,抽取东南角1~3层的两根柱,采用悬挑叠层空腹桁架结构。因该结构的传力途径不连续、构件受力复杂,临时支撑拆除过程中需要实时掌控结构的受力及变形状态,且临时支撑拆除后悬挑部位可能存在人致振动问题,常规计算分析难以达到保证结构安全舒适的目的。因此,本工程在施工过程中,采用健康监测的手段对悬挑空腹桁架关键部位的受力及变形进行实时监测,对结构安全隐患及时提供预警,并通过振动测试对该悬挑结构的舒适性进行评估。详细介绍了该工程的健康监测系统,并对支撑拆除前后悬挑空腹桁架的受力、变形、振动等监测结果进行阐述分析。     

基于变形的城市桥梁健康监测系统初探

国内外不断发生的桥梁跨塌事故,引起人们对桥梁健康监测的日益重视。大跨径桥梁健康监测系统通常大而全且成本高昂,探索研究适合城市桥梁的健康监测系统具有一定的理论价值和现实意义。本文基于某城市桥梁的变形监测和定期检测,尝试提出基于变形的城市桥梁健康监测系统,工程实践表明,该系统操作方便,投资少,能及时进行桥梁安全与预警,可供目前广泛开展的城市桥梁健康状态评估参考借鉴。     

基于机器视觉的建筑结构裂缝病害在线监测系统

混凝土裂缝作为钢筋混凝土结构中普遍存在的病害形式,是反映结构健康状态、评估工程质量的关键性指标之一。对混凝土裂缝定期监测,收集病害信息并及时检修能有效避免灾害事故的发生。论文提出了一种基于机器视觉的建筑结构裂缝病害在线监测系统,使用图像传感器获取裂缝图片后上传至系统,系统会将裂缝的身份信息与云端数据库进行互联并单独绑定,自动完成该裂缝测点的位置信息与裂缝标识身份信息归属,同时计算其裂缝宽度。裂缝监测现场试验表明,该系统可以实现高精度、高效率低成本的裂缝病害诊断,大大降低裂缝检测工作的成本。     

基于Photogrammetry的地表变形监测技术研究

主要讨论了采用Photogrammetry技术监测地下施工过程中地表变形的主要方法和应用情况。地表变形过大往往会导致地表既有建筑物的破碎,所以量化监测其变形程度在地下施工中尤为重要。Photogrammetry技术是一种非接触式的变形监测技术,主要通过影像手段获取目标点的三维变形大小。该方法需要从空间多角度对目标点进行摄影测量,获取连续的三维影像信息,通过Photogrammetry软件进行现场目标点重现,进而获取三维可视目标点坐标值。本文通过现场的监测,获取了地表变形的数据,提出了监测的方法。     

基于计算机视觉的复杂背景人行桥振动识别

基于振动的桥梁健康监测是以定量方式评估桥梁安全性能的有效工具，针对在使用传统接触式传感器时，实现大型结构的高空间分辨率测量难以达成，并且固定接触式传感器在超过主体结构的寿命时还可能缺乏可靠性。文章建立一套非接触桥梁振动识别系统，系统对基于相位的运动估计(PME)进行改进，结合2DGabor小波并抽出相位中与积分无关的变量，提出新的表示方法用于提取相位信息。系统利用改进的PME对结构表面的自然目标进行追踪，进而识别全场结构的振动信息；再通过模态分解离散出结构有效振动信号，将高频微小信号通过基于相位的运动放大(PMM)技术进行放大，最终识别出完整的结构振动信息。为应对城市复杂环境下桥梁振动识别的困难，消除环境对相机振动的影响，文中提出利用模态分解剔除环境对相机振动的影响和其他噪声，进而提取出有效的桥梁振动信息。通过在实验室桥梁模型上进行三种不同工况的试验和户外人行桥斜拉杆测试，验证系统对桥梁振动识别的可行性。在模型试验中，系统识别得到的时域和频域信息与激光位移传感器对比的误差都小于0.80%;户外人行桥斜拉杆测试中，系统识别的结果与接触式高频加速度传感器对比的误差小于2.0%,比桥梁挠度仪...     

结构健康监测研究进展及增加建筑智能化程度

综述了结构健康监测系统的部分应用,分析了当前公共建筑结构健康监测中的一些重点难点.在此基础上,从智能建筑发展的角度提出了一套大型公共建筑健康监测系统的设计流程,其中强调了以传感器布置、损伤识别和安全评估作为当前研究重点,使整个结构的监测与安全评估有机结合,从而为智慧城市的发展奠定基础,为智慧城市的发展奠定基础.     

岩梁小变形的光纤光栅检测方法研究

岩石变形过程复杂,且受环境因素的影响,而影响其破坏的初期损伤状态是关键。光纤光栅技术近几年发展迅速,在单点的基础上发展起来的多点光纤光栅传感技术,可以将光栅点构成阵列式布置。鉴于此,本文首次将多点光纤光栅传感技术用于岩石变形过程的检测中,将多个光栅点阵列布置于相似模型的岩层中,通过实验研究了岩石变形与光栅点波长变化的初步关系。这一研究对检测岩石小变形及监测岩土工程的安全性具有重要意义。