技术解析:非接触式 CCD 激光挠度监测,破解桥梁监测施工与运维痛点

 

点击蓝字

 
 

关注我们

 

激光挠度仪——系统组成

 

System composition

 

系统由智控激光发射一体机、CCD激光挠度仪、云端数据处理监测平台三级架构组成:发射端(智控激光发射一体机)负责激光投射、从机管控与数据上行;接收端(激光挠度仪)负责光斑采集、挠度解算与数据回传;平台端负责数据存储、可视化分析与预警管理。单台主机可带载多台从机,灵活适配不同跨径、不同断面的监测需求。

 
 
 
 
 

工作原理

系统基于激光三角测量原理与 CCD 高速成像技术,突破传统接触式方案的施工局限:主机端发射经调制的准直激光束,投射至梁底接收靶面;梁体挠曲带动靶面产生位移,引发 CCD 传感器上的光斑坐标偏移。通过内置高速图像处理单元与自研亚像素细分算法,将光斑定位精度提升至像素级的 1/20,配合全链路温度补偿模型,消除温变带来的光路漂移,最终输出高精度的双向挠度数据,数据经边缘计算后实时上传云端。

 

 

核心功能

 双向同步监测:同步采集垂直挠度、水平挠度双维度数据,完整还原梁体空间变形状态

● 高频动态采集:30Hz 高速同步采样,完整捕捉重载车辆通行、风振下的瞬时挠度变化全过程

● 智能分级预警:支持按规范限值自定义预警、报警阈值,异常数据实时推送告警

● 云端可视化管理:自动生成动态挠度曲线,支持历史数据回溯、多维度查询、报表自动导出

● 多协议数据对接:支持 MQTT、HTTP 等标准协议,数据可接入省、市、企业级 GIS 及管养平台

 
 

应用场景

●高速公路桥梁、铁路桥梁结构健康日常监测

●城市市政桥梁、立交桥全生命周期安全运维

●桥梁荷载试验、换索 / 加固施工过程变形监控

●水毁、震后桥梁运行安全评估监测

●隧道结构、大型钢结构位移变形长期监测

 

技术参数

参数项

指标值

测量轴

垂直挠度、水平挠度

激光作用距离

40m

测量量程

40mm

测量精度

0.1mm

分辨率

0.05mm

采集频率

30Hz

通讯方式

4G、千兆以太网

供电电压

DC15~48V

工作环境

-30~+65℃ @95% 相对湿度

防护等级

IP65

外壳材质

铝合金

 

 

工程验证:北京某高速桥梁常态监测

在北京某 36m 跨径混凝土箱梁高速桥梁项目中,布设 1 台主机 + 7 台从机,覆盖多个桥梁断面监测。

○ 趋势一致性:动态挠度曲线与车辆通行时段高度吻合,完整还原单车、车队通行的变形全过程

○ 精度验证:实测垂直方向最大挠度 0.429mm,水平方向最大挠度 0.612mm,数据稳定可靠

○ 规范对标:对照《城市桥梁养护技术标准》,实测值远低于 L/600 的规范限值,精准反映桥梁健康状态

○ 系统稳定性:连续运行设备在线率 100%,数据传输成功率≥99.9%

 

测试验证:公司总部半年长期可靠性测试

为全面验证设备长周期运行稳定性、复杂环境抗干扰能力与极限组网性能,钧雷光电在深圳总部室内走廊搭建了全链路模拟测试平台。测试采用1 台 iCIVIL-4012 激光发射主机 + 8 台 CCD 接收从机的组网方案,布设总跨度超 40 米,全程开放环境模拟桥梁日常振动、人员走动遮挡、昼夜温湿度交替等真实工况,开展了连续 6 个月的不间断可靠性验证:

○ 长期运行稳定:连续 180 + 天不间断上电,设备在线率 99.9% 以上,无硬件故障、无数据中断

○ 精度保持优异:半年累计零点漂移≤0.03mm,远低于设备分辨率,长期运行无需现场校准

○ 环境适应性强:经受四季温变、日常人员走动振动等复杂工况考验,数据波动平稳,充分验证了产品全工况下的高可靠性与低运维成本

 

钧雷光电有限公司是专注于基础设施结构安全监测的高新技术企业,深耕光电集成、智能传感、无线组网技术领域,产品覆盖机器视觉位移监测、激光挠度仪、智能倾角计、固定式测斜仪、无人机巡检等全系列监测装备,广泛应用于铁路、公路、市政、地铁、边坡、基坑等场景。公司坚持以技术驱动创新,依托核心研发团队与产学研合作优势,为客户提供从方案设计、设备供应到安装运维的一站式服务,助力基建运维向数字化、智能化升级。