视觉位移测量产品跟普通结构自动化监测设备的区别

 

结构自动化监测相比人工监测，具有实时监测、高效性、精度高、安全性强和可预测性等优点，可以有效地提高结构安全监测的效率和准确性，为保障结构安全提供有力支持。那么最新的自动化健康监测设备（变焦视觉位移监测仪）跟普通结构监测自动化设备有什么区别呢？

机器视觉采用光学图像结合智能算法和物联网技术，利用先进的智能标靶识别及亚像素处理等技术，实现了前端高精度多点表面位移测量，并通过物联网实现数据安锐测控云端一体化。主要是基于计算机数字图像处理、非接触的全场光学测量方法来获取被测物的（水平、沉降和动静挠度）位移。在被测物表面安装测量靶标，机器视觉相机抓拍靶标成像，通过亚像素算法计算靶标图像像素的位移，将图像位移按比例转换到物理空间位移，获取被测对象实际位移。

（图：机器视觉位移监测仪系统架构）

普通的结构自动化设备是在测点利用各类传感器采集485信号或振弦信号数据，然后通过网关上传到安锐测控云平台，这样用户就能在平台知道测点的实际变化了。

 

（图：普通自动化设备系统架构）

机器视觉位移监测与普通结构自动化设备的区别主要有以下几点：

①应用场景：机器视觉可用于桥梁、隧道、边坡、大坝、基坑、轨道、建筑物、地质灾害、矿山等表面位移（水平位移、沉降、动静挠度）的自动化监测，同时还能监测出结构倾斜与振动频率。

 

（图：机器视觉应用范围较为广泛）

而普通的自动化传感器一般只适用于各场景的单项监测项目，不能同时监测全部类型，例如节段式位移计测深层水平位移、静力水准仪测沉降、倾角仪测倾斜以及加速度计测振动频率等，监测项目较为单一，监测多种项目时需要搭配多个设备使用，应用较为麻烦。

②技术原理：变焦机器视觉位移监测基于先进的非接触式计算机视觉技术，通过变焦镜头捕捉目标物体的图像，并利用图像处理算法对图像进行分析和处理，捕捉几百万个像素点的变化，从而精确计算出物体的位移。这种技术可以实时监测物体的微小移动，并提供高精度的位移数据，无需排线布线。变焦镜头的应用使得机器视觉系统能够在不同距离下对目标物体进行清晰成像，从而扩大了其应用范围。

普通自动化设备则采用传统的有线传感器技术，这种技术虽然成熟可靠，但在某些应用场景下可能存在一定的局限性，就拿静力水准仪来说，安装需要排线布线、调试困难，量程高差受到一定局限，且受温度或光照影响大，数据可能不太稳定。对于远距离、非水平的位移监测、高精度要求等场景可能无法满足需求。

③监测频率：机器视觉是相机实时监测，每秒60帧画面，信息量非常大，属于一个动态的监测，可同时处理水平位移、沉降、动静挠度、振动频率等。可用作实验室高频技术分析，探测结构频率变化。

而普通的自动化传感器只是设定的某个时间点监测一次，有些甚至一天监测一次，最快也只能一秒一次，属于一个静态的监测，安全性远远没有机器视觉高。

④设备精度：变焦机器视觉位移监测技术具有极高的精确度，可以达到亚毫米甚至微米级别，实测达到0.1mm精度。这主要得益于高分辨率相机、变焦镜头和先进的图像处理算法。通过捕捉目标物体的清晰图像并进行精确分析，机器视觉系统能够计算出物体微小的位移变化。

 

（图：机器视觉实测精度0.1mm）

相比之下，普通的自动化传感器远远达不到这个精度，就拿常用的水平沉降都能测的GNSS来举例，它的精度仅仅是厘米级，部分要求高的场景不太适应，还有静力水准仪可能受到液位测量原理、环境温度、液体密度等多种因素的影响，通常无法达到机器视觉系统的精确度。因此，在高精度位移监测场景中，变焦机器视觉技术具有更大的优势。

⑤非接触测量：机器视觉在视野范围内就可以了，所以测点会受到一定限制，但是视觉测量是非接触的测量方式，靶标只是作为图像存在，无需供电及排线布线，可以贴装或喷涂在各种待测物表面，安装更高效，且不影响测点的结构和安全，使得测点的选取多样化，铁路的轨道或者危楼贴装、喷涂，还适用于一些无市电的场景，如边坡、地质灾害、矿山等。

而普通的自动化传感器都需要在测点安装钻孔，部分结构安装就会受到限制，同时部分情况测点没有市电的话，监测也比较麻烦，只能靠太阳能。

 

（图：机器视觉非接触式测量，无需排线布线）

⑥系统组成：机器视觉是嵌入式一体机，无需外置工控机、网关、控制箱等，只需要接上电源，安装好测点的靶标即可，整体来说安装使用比较简单。而普通的自动化传感器需要网关采集仪、控制柜、线路安装走线等，安装比较麻烦，而且维修检修也比较麻烦，这么多测点不知道哪里出问题。

 

（图：机器视觉系统组成简洁）

⑦项目成本：从成本效益的角度来看，变焦机器视觉位移监测系统的初期投资成本可能较高，包括高性能相机、变焦镜头、图像处理硬件和软件等。然而，由于其高精度和灵活性带来的长期监测效益以及降低人工干预和减少误报等潜在成本，而且机器视觉在视野范围内的测点均可监测，所以在测点比较多的项目，用机器视觉是最省钱的，每个测点只需要安装个靶标就行了，靶标不需要供电，所以也没有拉电线的烦恼。使得其在许多高精度、多测点的位移监测场景中具有较高的性价比。

普通自动化设备的初期投资成本相对较低，适用于一些对位移精度要求不高的场景。然而，在某些特殊场景下，由于传统设备的局限性，可能需要额外的设备或人工干预来弥补其不足，从而增加了整体运营成本，而且普通的自动化传感器每个测点都需要安装传感器，测点较多的话，传感器跟线缆都是成本，每个测点都是大几千，所以相对来说测点较多的地方机器视觉更省钱。因此，在选择位移监测设备时，需要综合考虑实际需求、预算以及长期效益等因素。