CN111486893A - 一种桥梁结构健康监测与预警系统及预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种桥梁结构健康监测与预警系统，其创新点在于：包括桥梁结构健康监测系统和桥梁健康状态预警系统；所述桥梁结构健康监测系统用于对桥梁结构的进行实时自动监测，并进行数据整理保存，同时将整理后的数据上传至桥梁健康状态预警系统，所述桥梁健康状态预警系统对上述数据进行处理和分析，若发现安全预警指标出现明显的异常变化，则立即发出预警信号或者直接中断交通；若安全预警指标变化情况不是很明确，则立即触发桥梁结构损伤识别及安全检查模块对全桥进行分析评价，再根据评价结果采取相应的措施。

Description

一种桥梁结构健康监测与预警系统及预警方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种桥梁结构健康监测与预警系统，还涉及一种利用桥梁结构健康监测与预警系统的预警方法。

背景技术

为了确保大型桥梁结构的使用安全性和耐久性，通过恰当的监测手段可以及时了解桥梁的健康状况，特别是有可能在早期就发现危及桥梁安全的隐蔽损伤，将对确保桥梁安全起到至关重要的作用，同时也为桥梁的维修加固提供必要的依据，由此可节约桥梁的维修加固费用，避免频繁大修关闭交通所带来的不便与损失。总结以往的经验和教训，在工程建设的同时应增设长期安全监测系统和损伤识别控制系统，为保证桥梁的安全提供可靠的安全状况预测信息。

例如中国专利公告号为CN104199410B的中国专利公开了一种桥梁结构健康监测通用性采集控制系统，其包括采集设备、数据采集模块、数据处理模块、数据评估模块、数据显示模块和数据存储与控制模块；本发明的有益效果有：数据采集通用性结构、差异通信协议抽象统一接口、传感系统采集策略、资源分配策略、基于传感对象并结合传感系统故障的可靠控制策略、多参数多等级突发事件捕获策略、基于关系数据库的数据存储与管理策略、远程系统控制与更新等。在该技术方案中，虽然设置有采集设备及数据评估模块对桥梁的数据进行采集和处理，然而，并没有设置有效的反馈机制，没有能够将评估后的数据情报进行有效的传递。

发明内容

为克服现有技术中存在的没有有效的反馈机制的问题，本发明提供了一种桥梁结构健康监测与预警系统及预警方法。

本发明采用的技术方案为：一种桥梁结构健康监测与预警系统，其创新点在于：包括桥梁结构健康监测系统和桥梁健康状态预警系统；所述桥梁结构健康监测系统用于对桥梁结构的进行实时自动监测，并进行数据整理保存，同时将整理后的数据上传至桥梁健康状态预警系统，所述桥梁健康状态预警系统对上述数据进行处理和分析，若发现安全预警指标出现明显的异常变化，则立即发出预警信号或者直接中断交通；若安全预警指标变化情况不是很明确，则立即触发桥梁结构损伤识别及安全检查模块对全桥进行分析评价，再根据评价结果采取相应的措施。

在此基础上，所述桥梁结构健康监测系统包括数据采集单元、数据存储单元和通信单元；

所述数据采集单元，包括多个传感器和摄像头，多个传感器设置于桥梁的桥面、桥底、桥面两侧或索塔任意位置处，传感器用于测定桥梁工作状态中的各个参数；摄像头设置与桥梁上方、桥梁侧边，用于视频采集，进而监测桥梁上的承载情况；

所述数据存储单元，对数据采集单元实时测得的桥梁的状态参数进行分类、存储；

所述通信单元，与所述桥梁健康状态预警系统相连，并将经过数据存储单元分类、存储的数据发送至对应的桥梁健康状态预警系统上。

在此基础上，所述数据采集单元中的传感器包括：

加速度传感器，均匀间隔的设置在桥梁的桥面的钢结构表面上，测量包括加速度峰值、速度峰值和持续时间等参数，进而得出桥梁间隔时间内的振动数据；

测斜仪，沿着索塔由上至下均匀的安装有若干个，从而对索塔的斜率的变化进行测定；

应变计，包括埋入混凝土中的埋入式应变计及安装于桥梁上混凝土及钢结构表面的表面式应变计，从而对混凝土内部及桥梁的外表面上的多处进行应力的检测；

静力水准仪，均匀的安装于桥梁上桥面的两侧，对桥梁两侧多点的相对高程的变化进行测定，进而得出桥梁多处的相对沉降；

风速仪，安装于桥梁中部位置的两侧，对经过桥梁的空气的流速进行测定；摄像头，安装于桥梁上方及桥梁两侧边上，采用多路视频同时进行视频采集；并快速识别多路视频中桥梁车辆特征。

在此基础上，所述桥梁健康状态预警系统包括数据分析单元、预警处理单元、报警单元和预警解除单元；所述数据分析单元将接收到的数据信号进行分析评估，将非正常工况测得的数据进行剔除，并将疑似异常的数据以及明显异常的数据传输到预警处理单元；预警处理单元经过数据处理后，将其处理结果传输到报警单元或预警解除单元。

在此基础上，所述预警处理单元包括识别多路视频中车辆特征的模块和桥梁结构损伤识别及安全检查模块，桥梁结构损伤识别及安全检查模块对桥梁结构进行评价和损伤识别，同时对结构承载力进行一定程度的预测和评价；识别多路视频中车辆特征的模块用于桥梁超限车辆特征识别。

在此基础上，所述识别多路视频中车辆特征的模块包括：

车辆建模单元，将需要识别的车辆图片集进行数字化，生成模型库文件；

视频接入单元：接入多路视频；采集视频中的图片帧数据，并转发图片帧；

车辆检测单元：检测出图片帧中所有车辆的位置坐标，坐标值表示为x1,y1,x2,y2，分别表示车辆在这张图片中的左上角和右下角的x,y坐标；

车辆比对单元：将采集的坐标值通过截取获取车辆小图，输入车辆小图，提取车辆的三维特征，并将特征作为检索条件，去模型库中检索，得出比对的结果；

结果反馈单元：将识别的结果在单独的进程中进行反馈报警单元处理，将识别的结果发送到报警单元中，报警单元收到数据后，做超限报警处理。

在此基础上，所述多路视频的接入采用多线程方式实现同时接入多路视频的要求，接入的流程中，只负责采集视频中的图片帧数据，并转发图片帧到车辆检测的进程中，车辆检测可同时开辟多个进程来并行处理，大大提高效率。

在此基础上，所述多路视频的接入采用多线程方式实现同时接入多路视频的要求，接入的流程中，只负责采集视频中的图片帧数据，并转发图片帧到车辆检测的进程中，车辆检测可同时开辟多个进程来并行处理，大大提高效率。

在此基础上，还包括模型切换单元，所述模型切换单元在视频接入的过程中下发模型更新的命令，一旦识别进程队列中收到模型更新的命令，则立即更新并加载新模型，队列中后续的车辆帧数据将在最新的模型库中检索。

在此基础上，所述报警单元包括以下报警形式：

(1)在计算机终端显示界面上以醒目图形、声响等形式发出预警，并弹出提示对话框，必须人为取消后才停止；

(2)通过实时发送短信、电邮件等方式通知相关管理人员；

(3)通过启动桥梁上的预警装置，发出预警信号或直接中断桥梁运行，告知正要或正在通行的车辆或人员桥梁已出现危险情况，请尽快离开或改道行驶。

在此基础上，所述预警解除单元包括以下提醒方式：

(1)在计算机终端显示界面上以醒目图形、声响等形式提示预警解除，并弹出提示对话框，必须人为取消后才停止；

(2)通过实时发送短信、电邮件等方式通知相关人员。

本发明的另一个目的是提供一种利用桥梁结构健康监测与预警系统的预警方法，其创新点在于：具体包括以下步骤：

Step1：实时采集桥梁的桥面、桥底、桥面两侧、索塔等位置处的信息，该信息包括振动数据、斜率、应力和相对沉降数据；

Step2：将上述数据传输给数据存储单元，数据采集单元将实时测得的桥梁的各状态参数进行分类、存储；

Step3：并将经过数据存储单元分类、存储的数据通过通信单元发送至对应的桥梁健康状态预警系统；

Step4：桥梁健康状态预警系统对上述Step3数据进行处理和分析，若发现安全预警指标出现明显的异常变化，则立即发出预警信号或者直接中断交通；若安全预警指标变化情况不是很明确，则立即触发桥梁结构损伤识别及安全检查模块对全桥进行分析评价，再根据评价结果采取相应的措施。

在此基础上，所述Step4的具体步骤包括：

Step40：数据分析单元将接收到的数据信号进行分析评估，将非正常工况测得的数据进行剔除，并将疑似异常的数据以及明显异常的数据传输到预警处理单元；

Step41：疑似异常的数据以及明显异常的数据触发预警处理单元中的桥梁结构损伤识别及安全检查模块，对桥梁结构进行评价和损伤识别，同时对结构承载力进行一定程度的预测和评价；

Step42：经过Step41识别评价处理后，将其处理结果传输到报警单元或预警解除单元二者之一。

在此基础上，所述报警解除单元对不同的传感器预设有相应的阈值及临界值，当数据分析单元中传来的数据超出临界值，可认定对应的传感器出现故障，并将相应的传感器的位置编号及数据信息通过通信模块发送至对应的终端，同时进行报警解除提醒。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)在本发明中，采用两大系统进行综合监测和预警，能够实现桥梁充分采集、利用与挖掘大数据资源，可以提高桥梁的施工质量、监控桥梁的结构健康状况，掌握桥梁所处的状态，分析、处理数据资源，提高预测、分析、预警、解决问题的能力，并且可为同类桥梁的施工管理与养护等，提供宝贵经验。

(2)本发明的系统是双系统，桥梁结构健康监测系统可以对参数进行统计分类，形成图表模型等可查阅方式，桥梁健康状态预警系统对桥梁结构健康监测系统的数据进行二次处理，可以精确判断桥梁结构，由于本发明是双系统，对于参数数据具有不同的历史数据，任何一个系统的崩溃都不会影响第二个系统的使用，更有保障。

(3)本发明的识别多路视频中车辆的系统级方法，包括车辆建模单元、模型切换单元、视频接入单元、车辆识别单元、结果反馈单元、系统部署等，此方法支持的接入视频多，识别效果快，准确度高，车辆模型支持动态无缝切换，无需重启服务，另外该方法可打包成各个平台下的可执行文件，实现多平台部署运行，同时也支持运行在国产化操作系统之上。

附图说明

图1是本发明桥梁结构健康监测与预警系统结构示意图；

图2是本发明预警方法的步骤示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明披露了一种桥梁结构健康监测与预警系统，如图1所示：包括桥梁结构健康监测系统和桥梁健康状态预警系统；所述桥梁结构健康监测系统用于对桥梁结构的进行实时自动监测，并进行数据整理保存，同时将整理后的数据上传至桥梁健康状态预警系统，所述桥梁健康状态预警系统对上述数据进行处理和分析，若发现安全预警指标出现明显的异常变化，则立即发出预警信号或者直接中断交通；若安全预警指标变化情况不是很明确，则立即触发桥梁结构损伤识别及安全检查模块对全桥进行分析评价，再根据评价结果采取相应的措施。在本发明中，采用两大系统进行综合监测和预警，能够实现桥梁充分采集、利用与挖掘大数据资源，可以提高桥梁的施工质量、监控桥梁的结构健康状况，掌握桥梁所处的状态，分析、处理数据资源，提高预测、分析、解决问题的能力，并且可为同类桥梁的施工管理与养护等，提供宝贵经验。

具体的，在本发明的此实施方式中，所述桥梁结构健康监测系统包括数据采集单元、数据存储单元和通信单元；所述数据采集单元，包括设置于桥梁的桥面、桥底、桥面两侧或索塔任意位置处的多个传感器，以及摄像头，设置于桥梁上方、桥梁两侧边；传感器用于测定桥梁工作状态中的各个参数；所述摄像头设置于桥梁上方、桥梁侧边，用于视频采集，进而监测桥梁上的承载情况；

所述数据存储单元，对数据采集单元实时测得的桥梁的状态参数进行分类、存储；所述通信单元，与所述桥梁健康状态预警系统相连，并将经过数据存储单元分类、存储的数据发送至对应的桥梁健康状态预警系统上。具体的，所述数据采集单元中的传感器包括：

加速度传感器，均匀间隔的设置在桥梁的桥面的钢结构表面上，测量包括加速度峰值、速度峰值和持续时间等参数，进而得出桥梁间隔时间内的振动数据；

测斜仪，沿着索塔由上至下均匀的安装有若干个，从而对索塔的斜率的变化进行测定；

应变计，包括埋入混凝土中的埋入式应变计及安装于桥梁上混凝土及钢结构表面的表面式应变计，从而对混凝土内部及桥梁的外表面上的多处进行应力的检测；

静力水准仪，均匀的安装于桥梁上桥面的两侧，对桥梁两侧多点的相对高程的变化进行测定，进而得出桥梁多处的相对沉降；

风速仪，安装于桥梁中部位置的两侧，对经过桥梁的空气的流速进行测定。

摄像头，安装于桥梁上方及桥梁两侧边上，采用多路视频同时进行视频采集；并快速识别多路视频中桥梁车辆特征。

具体的，在本发明的此实施方式中，所述桥梁健康状态预警系统包括数据分析单元、预警处理单元、报警单元和预警解除单元；所述数据分析单元将接收到的数据信号进行处理分析，将非正常工况测得的数据进行剔除，并将疑似异常的数据以及明显异常的数据传输到预警处理单元；上述监测指标的分析处理具体为：

将不同类型监测指标结合采样频率划分响应的分析时间粒度，再对相应时间粒度内的监测指标统计值进行规范化、标准无量纲化。将监测指标按照监测项目的作用趋向与预警阈值分为上阈值控制指标、下阈值控制指标、双阈值控制指标三种类型，并按线性百分制构建无量纲化数学模型进行标准化处理。

上阈值控制指标模型：

下阈值控制指标模型：

双阈值指标控制模型：

式中：Δt——数据分析时间粒度；

X——数据分析时间粒度内监测指标统计代表值，

——数据分析时间粒度内监测值平均值；

σ——数据分析时间粒度内监测值标准差；

β——数据分析时间粒度内监测值目标可靠指标；

SigΔt(X)——数据分析时间粒度Δt内监测指标得分；

V_U——结构初始完好状态监测指标通常值；

V_Thr+——监测指标上阈值；

γ₊——监测指标阈值上限增大系数；

V_Thr-——监测指标下阈值；

γ_-——监测指标阈值下限增大系数。

然后预警处理单元经过数据与正常分值对比后，将其处理结果传输到报警单元或预警解除单元。

作为进一步优选的，所述预警处理单元包括识别多路视频中车辆特征的模块和桥梁结构损伤识别及安全检查模块，桥梁结构损伤识别及安全检查模块对桥梁结构进行评价和损伤识别，同时对结构承载力进行一定程度的预测和评价；识别多路视频中车辆特征的模块用于桥梁超限车辆特征识别。

所述识别多路视频中车辆特征的模块包括车辆建模单元，将需要识别的车辆图片集进行数字化，生成模型库文件；视频接入单元：接入多路视频；采集视频中的图片帧数据，并转发图片帧；车辆检测单元：检测出图片帧中所有车辆的位置坐标，坐标值表示为x1,y1,x2,y2，分别表示车辆在这张图片中的左上角和右下角的x,y坐标；车辆比对单元：将采集的坐标值通过截取获取车辆小图，输入车辆小图，提取车辆的三维特征，并将特征作为检索条件，去模型库中检索，得出比对的结果；结果反馈单元：将识别的结果在单独的进程中进行反馈报警单元处理，将识别的结果发送到报警单元中，报警单元收到数据后，做超限报警处理。所述多路视频的接入采用多线程方式实现同时接入多路视频的要求，接入的流程中，只负责采集视频中的图片帧数据，并转发图片帧到车辆检测的进程中，车辆检测可同时开辟多个进程来并行处理，大大提高效率。

作为进一步优选的，所述多路视频的接入采用多线程方式实现同时接入多路视频的要求，接入的流程中，只负责采集视频中的图片帧数据，并转发图片帧到车辆检测的进程中，车辆检测可同时开辟多个进程来并行处理，大大提高效率。

作为进一步优选的，还包括模型切换单元，所述模型切换单元在视频接入的过程中下发模型更新的命令，一旦识别进程队列中收到模型更新的命令，则立即更新并加载新模型，队列中后续的车辆帧数据将在最新的模型库中检索。

在现有技术中，说到车辆识别一般采用的都是车牌号识别，但是随着科技的进步,视频监控技术得到了发展，桥梁上的视频监控数据具有持续时间长,数据量大,包含的信息丰富而复杂,而利用上述数据可以进行基于特征的车辆识别，而车辆特征识别主要为车辆相关局部特征提取，相比于原来的车牌号识别，特征匹配计算,效率更高,并且查找到的准确率也更高，车辆特征识别的准确性也更可信，可以避免车牌号单一识别情况下出现车牌故意损坏、受污等违法行为。

在本发明的此实施方式中，所述报警单元包括以下报警形式：

(1)在计算机终端显示界面上以醒目图形、声响等形式发出预警，并弹出提示对话框，必须人为取消后才停止；

(2)通过实时发送短信、电邮件等方式通知相关管理人员；

(3)通过启动桥梁上的预警装置，发出预警信号或直接中断桥梁运行，告知正要或正在通行的车辆或人员桥梁已出现危险情况，请尽快离开或改道行驶。

在本发明的此实施方式中，所述预警解除单元包括以下提醒方式：

(1)在计算机终端显示界面上以醒目图形、声响等形式提示预警解除，并弹出提示对话框，必须人为取消后才停止；

(2)通过实时发送短信、电邮件等方式通知相关人员。

本发明还披露了一种利用桥梁结构健康监测与预警系统的预警方法，如图2所示：具体包括以下步骤：

Step1：实时采集桥梁的桥面、桥底、桥面两侧、索塔等位置处的信息，该信息包括振动数据、斜率、应力和相对沉降数据；

Step2：将上述数据传输给数据存储单元，数据采集单元将实时测得的桥梁的各状态参数进行分类、存储；

Step3：并将经过数据存储单元分类、存储的数据通过通信单元发送至对应的桥梁健康状态预警系统；

Step4：桥梁健康状态预警系统对上述Step3数据进行处理和分析，若发现安全预警指标出现明显的异常变化，则立即发出预警信号或者直接中断交通；若安全预警指标变化情况不是很明确，则立即触发桥梁结构损伤识别及安全检查模块对全桥进行分析评价，再根据评价结果采取相应的措施。

进一步的，所述Step4的具体步骤包括：

Step40：数据分析单元将接收到的数据信号进行分析评估，将非正常工况测得的数据进行剔除，并将疑似异常的数据以及明显异常的数据传输到预警处理单元；

Step41：疑似异常的数据以及明显异常的数据触发预警处理单元中的桥梁结构损伤识别及安全检查模块，对桥梁结构进行评价和损伤识别，同时对结构承载力进行一定程度的预测和评价；

Step42：经过Step41识别评价处理后，将其处理结果传输到报警单元或预警解除单元二者之一。

具体的，上述对桥梁结构的预测和评价方案具体依照如下方法确定：

桥梁结构/构件状态评价按下式计算

单个构件/部件：

桥梁结构：

式中

p——构件监测指标个数；

ε_j——监测指标数据可靠性修正系数；

w⁽⁰⁾ _j——第j个指标的权重；

X_j——第j个指标的评估得分；

α₁——构件材料强度修正系数；

α₂——构件外观缺损修正系数；

q——桥梁被监测构件个数；

ε_i——监测构件监测项目可靠性修正系数；

w⁽⁰⁾ _i——第i个构件指标的权重；

m_i——第i个构件指标的评估得分；

α₃——桥梁车辆荷载修正系数。

与此同时，报警解除单元对不同的传感器预设有相应的阈值及临界值，当数据分析单元中传来的数据超出临界值，可认定对应的传感器出现故障，并将相应的传感器的位置编号及数据信息通过通信模块发送至对应的终端，同时进行报警解除提醒。此种设计可以避免一些错误数据的干扰，影响桥梁结构的真实监测。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种桥梁结构健康监测与预警系统，其特征在于：包括桥梁结构健康监测系统和桥梁健康状态预警系统；所述桥梁结构健康监测系统用于对桥梁结构进行实时自动监测，并进行数据整理保存，同时将整理后的数据上传至桥梁健康状态预警系统，所述桥梁健康状态预警系统对上述数据进行处理和分析，若发现安全预警指标出现明显的异常变化，则立即发出预警信号或者直接中断交通；若安全预警指标变化情况不是很明确，则立即触发桥梁结构损伤识别及安全检查模块对全桥进行分析评价，再根据评价结果采取相应的措施。

2.根据权利要求1所述的桥梁结构健康监测与预警系统，其特征在于：所述桥梁结构健康监测系统包括数据采集单元、数据存储单元和通信单元；

所述数据采集单元，包括多个传感器和摄像头，多个传感器设置于桥梁的桥面、桥底、桥面两侧或索塔任意位置处，传感器用于测定桥梁工作状态中的各个参数；所述摄像头设置于桥梁上方、桥梁侧边；用于视频采集同时监测桥梁上的承载情况；

所述数据存储单元，对数据采集单元实时测得的桥梁的状态参数进行分类、存储；

所述通信单元，与所述桥梁健康状态预警系统相连，并将经过数据存储单元分类、存储的数据发送至对应的桥梁健康状态预警系统上。

3.根据权利要求2所述的桥梁结构健康监测与预警系统，其特征在于：所述数据采集单元中的传感器包括：

加速度传感器，均匀间隔的设置在桥梁的桥面的钢结构表面上，测量包括加速度峰值、速度峰值和持续时间等参数，进而得出桥梁间隔时间内的振动数据；

测斜仪，沿着索塔由上至下均匀的安装有若干个，从而对索塔的斜率的变化进行测定；

应变计，包括埋入混凝土中的埋入式应变计及安装于桥梁上混凝土及钢结构表面的表面式应变计，从而对混凝土内部及桥梁的外表面上的多处进行应力的检测；

静力水准仪，均匀的安装于桥梁上桥面的两侧，对桥梁两侧多点的相对高程的变化进行测定，进而得出桥梁多处的相对沉降；

风速仪，安装于桥梁中部位置的两侧，对经过桥梁的空气的流速进行测定；

摄像头，安装于桥梁上方及桥梁两侧边上，采用多路视频同时进行视频采集；并快速识别多路视频中的桥梁车辆特征。

4.根据权利要求1所述的桥梁结构健康监测与预警系统，其特征在于：所述桥梁健康状态预警系统包括数据分析单元、预警处理单元、报警单元和预警解除单元；所述数据分析单元将接收到的数据信号进行分析评估，将非正常工况测得的数据进行剔除，并将疑似异常的数据以及明显异常的数据传输到预警处理单元；预警处理单元经过数据处理后，将其处理结果传输到报警单元或预警解除单元；

所述预警处理单元包括识别多路视频中车辆特征的模块和桥梁结构损伤识别及安全检查模块，桥梁结构损伤识别及安全检查模块对桥梁结构进行评价和损伤识别，同时对结构承载力进行一定程度的预测和评价；识别多路视频中车辆特征的模块用于桥梁超限车辆特征识别。

5.根据权利要求4所述的桥梁结构健康监测与预警系统，其特征在于：所述识别多路视频中车辆特征的模块包括：

车辆建模单元，将需要识别的车辆图片集进行数字化，生成模型库文件；

视频接入单元：接入多路视频；采集视频中的图片帧数据，并转发图片帧；

车辆检测单元：检测出图片帧中所有车辆的位置坐标，坐标值表示为x1,y1,x2,y2，分别表示车辆在这张图片中的左上角和右下角的x,y坐标；

车辆比对单元：将采集的坐标值通过截取获取车辆小图，输入车辆小图，提取车辆的三维特征，并将特征作为检索条件，去模型库中检索，得出比对的结果；

结果反馈单元：将识别的结果在单独的进程中进行反馈报警单元处理，将识别的结果发送到报警单元中，报警单元收到数据后，做超限报警处理。

6.根据权利要求5所述的桥梁结构健康监测与预警系统，其特征在于：所述多路视频的接入采用多线程方式实现同时接入多路视频的要求，接入的流程中，只负责采集视频中的图片帧数据，并转发图片帧到车辆检测的进程中，车辆检测可同时开辟多个进程来并行处理，大大提高效率。

7.根据权利要求6所述的桥梁结构健康监测与预警系统，其特征在于：所述多路视频的接入采用多线程方式实现同时接入多路视频的要求，接入的流程中，只负责采集视频中的图片帧数据，并转发图片帧到车辆检测的进程中，车辆检测可同时开辟多个进程来并行处理，大大提高效率。

8.根据权利要求6所述的桥梁结构健康监测与预警系统，其特征在于：还包括模型切换单元，所述模型切换单元在视频接入的过程中下发模型更新的命令，一旦识别进程队列中收到模型更新的命令，则立即更新并加载新模型，队列中后续的车辆帧数据将在最新的模型库中检索。

9.一种利用权利要求1所述的桥梁结构健康监测与预警系统的预警方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

Step1：实时采集桥梁的桥面、桥底、桥面两侧、索塔等位置处的信息，该信息包括振动数据、斜率、应力和相对沉降数据；

Step2：将上述数据传输给数据存储单元，数据采集单元将实时测得的桥梁的各状态参数进行分类、存储；

Step3：并将经过数据存储单元分类、存储的数据通过通信单元发送至对应的桥梁健康状态预警系统；

Step4：桥梁健康状态预警系统对上述Step3数据进行处理和分析，若发现安全预警指标出现明显的异常变化，则立即发出预警信号或者直接中断交通；若安全预警指标变化情况不是很明确，则立即触发桥梁结构损伤识别及安全检查模块对全桥进行分析评价，再根据评价结果采取相应的措施。

10.根据权利要求8所述的预警方法，其特征在于：所述Step4的具体步骤包括：

Step40：数据分析单元将接收到的数据信号进行分析评估，将非正常工况测得的数据进行剔除，并将疑似异常的数据以及明显异常的数据传输到预警处理单元；

Step41：疑似异常的数据以及明显异常的数据触发预警处理单元中的桥梁结构损伤识别及安全检查模块，对桥梁结构进行评价和损伤识别，同时对结构承载力进行一定程度的预测和评价；

Step42：经过Step41识别评价处理后，将其处理结果传输到报警单元或预警解除单元二者之一。

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