变焦视觉位移监测仪如何实现多断面位移监测？

桥墩是否发生偏移、隧道拱顶是否出现下沉、基坑围护结构变形速率是否异常，都需要依靠连续的位移监测数据进行评判。针对工程现场测点分散、监测距离不一、现场布线难度大等难题，变焦视觉位移监测仪通过远距离非接触成像获取结构位移数据。

一、工作原理：由靶标识别到结构位移测量

深圳安锐科技变焦视觉位移监测仪，是针对工程结构多测点、多断面监测需求研发的非接触式二维位移监测设备。设备识别布置在结构表面的无源靶标，将靶标在图像内的位置偏移换算成实际水平、竖向位移，数据同步上传至监测平台，生成可查询的位移时程曲线、历史台账以及异常告警信息。

多个工程现场实测表明，设备可实现毫米级位移监测。不同项目的监测效果会因测距、安装和现场环境等条件而异，具体以现场实测为准。

整套系统包含监测主机、无源靶标、安装支架与防护构件、主机供电通信单元、监测平台。主机集成光学变焦、图像采集、边缘计算、网络通信功能；测点布置的无源靶标，无需外接供电，也不用敷设通信线缆。

图1 变焦视觉位移监测仪产品外观

设备完整监测流程为：采集现场图像→识别靶标特征点→结合标定参数与现场安装几何关系解算真实位移→输出位移时程数据并上传平台。通过竖向位移数据可分析结构沉降、挠度；对比多个测点位移差值，即可研判结构不均匀变形情况。

二、核心能力：如何实现单机多断面巡测

工程现场测点往往分布远近不一：隧道纵向多个监测断面、渡槽主拱圈的拱脚、拱腰、拱顶测点，若采用固定焦距相机，一套镜头很难适配全部测点。距离较远的靶标在画面中像素占比过小，会直接降低特征识别与位移解算的可靠性。

依托光学变焦能力，设备可针对不同距离测点匹配对应焦位，保障靶标成像大小、图像对比度处于合理区间。设备按照预设采集周期切换焦位轮询测量，在有效视场范围内完成单机多断面巡测，在保障监测精度前提下，避免针对不同监测距离重复配置多套相机镜头，降低设备投入。

图2 变焦视觉位移监测仪隧道多测点巡测布设示意图

三、破解工程现场六大监测痛点

（一）测点分散，远近距离难以兼顾

桥梁、隧道、坝体等构筑物测点沿结构延伸布置，监测距离差异大。设备依靠动态变焦适配各个监测断面，兼顾近处测点观测与远端靶标识别。

（二）测点端布线困难，安装维护成本高

在高空桥梁、轨行区、箱梁内部、基坑边缘等工况，逐个测点敷设供电、通信线缆施工难度大。无源靶标无需测点端供电和通信线缆，可减少现场安装和后期运维工作量。

（三）人工测量有间隔，难以掌握变形过程

传统人工定期监测仅能得到离散的阶段性数据；设备自动巡测可持续输出连续位移时序数据。管理人员可以分析位移累计值、变形速率、测点间变形差，结合施工日志、荷载、环境条件综合判别结构异常风险。

（四）低照度与抖动环境影响监测连续性

针对夜间、隧道等低照度环境，设备内置自适应成像补光模块，可适配不同断面调整成像补光范围，保障成像质量；同时依靠姿态校正、数字滤波算法，削弱现场抖动干扰，有助于提升监测连续性。

（五）危险区域不宜频繁进入

针对桥墩邻近开挖、长期闲置基坑、运营铁路隧道等危险或受限作业区域，设备可选择安全且通视良好点位远距离开展监测，减少人员反复进入高危区域读数，减少作业人员暴露于高危区域的频次。

（六）现场数据难汇聚，异常响应不及时

监测云平台支持电脑、移动端访问，管理人员可随时查看位移曲线、现场画面、设备运行状态，查询历史数据、导出报表；达到设定阈值即可触发告警，支持短信推送、现场声光报警联动。设备兼容 MQTT、HTTP，可对接第三方业务平台；同时支持 Modbus 标准协议，可接入其他第三方采集设备。在供电、存储正常情况下，遇到网络中断，设备支持本地缓存、断网续传，有助于减少监测数据缺失。

四、典型工程应用场景

（一）桥梁及邻近施工影响监测

在桥墩、桥体、箱梁关键位置布设无源靶标，持续跟踪结构水平、竖向位移以及部位间差异变形。当桥墩周边存在开挖施工时，位移时序数据可用于复核施工扰动影响，指导现场管控；可将主机布置于箱梁内部开展观测，规避梁底高空作业，降低施工风险。

图3 桥墩邻近施工区域的视觉位移监测布设现场

（二）隧道及盾构管片监测

隧道测点沿纵向排布，设备可切换多档焦位适配远近断面。结合拱顶、侧墙测点数据，分析隧道沉降、断面收敛变形；针对盾构隧道，可跟踪各个管片环位移以及环间差异变形，在有效视场内，单台设备可覆盖多个纵向断面。

图4 公路隧道侧墙高位安装的监测设备

（三）基坑、水利结构及轨道监测

针对长期停工基坑，持续观测围护结构水平、竖向位移，掌握变形发展趋势；渡槽主拱圈、坝体场景，捕捉关键点位沉降与不均匀位移；也可用于铁路沿线轨道位移监测。

图5 基坑围护结构监测的现场调试

图6 渡槽主拱圈工程现场

变焦视觉位移监测仪依靠非接触、无源靶标、变焦多断面巡测的技术特点，针对传统监测布线难、测点覆盖有限、人员进入危险区域等痛点，让构筑物毫米级位移变化“看得见、测得准”，为桥梁、隧道、基坑、水利等工程结构安全提供了一种自动化监测手段。