《水工建筑物表面位移機(jī)器視覺在線監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》編制說(shuō)明

《水工建筑物表面位移機(jī)器視覺在線監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（征求意見稿）

編制說(shuō)明

一、工作簡(jiǎn)況

1.1項(xiàng)目背景

水利樞紐為了綜合利用水利資源達(dá)到防洪、灌溉、發(fā)電、給水、航運(yùn)等目的，需要修建

各種不同類型的水工建筑物，目前，水工建筑物表面位移監(jiān)測(cè)以人工監(jiān)測(cè)為主，存在測(cè)量周

期長(zhǎng)、受氣象和地形條件影響大、精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)復(fù)雜、穩(wěn)定性差、同步性不好

且連續(xù)監(jiān)測(cè)困難等不足，難以滿足新時(shí)期水工建筑物預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”要求。

而表面變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法應(yīng)用較多的主要有基于測(cè)量機(jī)器的人自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于GNSS方

法、引張線—垂線監(jiān)測(cè)方法、靜力水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)方法、真空激光準(zhǔn)直法等。其中，測(cè)量機(jī)器人對(duì)

氣象條件要求高、GNSS存在干擾因素多測(cè)量周期長(zhǎng)、引張線—垂線監(jiān)測(cè)方法和靜力水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)

方法存在土建工程量大、真空激光準(zhǔn)直法費(fèi)用高等不足。

機(jī)器視覺測(cè)量系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及智能災(zāi)變識(shí)別算法將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為變形數(shù)據(jù)，實(shí)

現(xiàn)對(duì)各類工程結(jié)構(gòu)物的超高精度非接觸式實(shí)時(shí)測(cè)量，可以同時(shí)測(cè)量結(jié)構(gòu)的二維位移，且穩(wěn)定

性好、精度高、成本低、安裝便捷。機(jī)器視覺測(cè)量系統(tǒng)由機(jī)器視覺智能測(cè)量?jī)x、相機(jī)鏡頭、

靶標(biāo)、本地調(diào)試App、數(shù)據(jù)管理平臺(tái)組成。通過(guò)在待測(cè)結(jié)構(gòu)物上布設(shè)若干靶標(biāo)，在變形部位

相對(duì)穩(wěn)定的部位安裝機(jī)器視覺智能測(cè)量?jī)x，由機(jī)器視覺智能測(cè)量?jī)x識(shí)別結(jié)構(gòu)物上的靶標(biāo)圖像。

當(dāng)被測(cè)結(jié)構(gòu)物發(fā)生平面位移時(shí)，靶標(biāo)坐標(biāo)隨之變化，從而測(cè)量到被測(cè)物的水平與垂直雙向位

移。機(jī)器視覺測(cè)量?jī)x通過(guò)內(nèi)置的圖像增強(qiáng)邊緣計(jì)算軟件將采集到的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為二維位移

數(shù)據(jù)，上傳至數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，供工作人員實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)物的實(shí)時(shí)健康狀況。正常模式下，

機(jī)器視覺測(cè)量?jī)x僅傳輸坐標(biāo)數(shù)據(jù)至平臺(tái)，以減小數(shù)據(jù)流量與功耗，異常時(shí)可以在平臺(tái)上遠(yuǎn)程

查看現(xiàn)場(chǎng)圖片或視頻，或者設(shè)置自動(dòng)上傳異常圖片或視頻，通過(guò)查看現(xiàn)場(chǎng)狀況可以杜絕誤警

信號(hào)。該系統(tǒng)將高精度、高頻次實(shí)時(shí)獲取水工建筑物表面變形，對(duì)工程安全預(yù)報(bào)預(yù)警及其相

關(guān)理論研究提供數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支撐，具有顯著的工程應(yīng)用價(jià)值。

目前該系統(tǒng)已經(jīng)在多個(gè)工程的水工建筑物表面位移監(jiān)測(cè)中獲得成功應(yīng)用，同時(shí)在全國(guó)各

地的邊坡、隧道、橋梁、基坑、建筑物、尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)場(chǎng)景中廣泛應(yīng)用，部分項(xiàng)目見表1。

1

表1機(jī)器視覺測(cè)量系統(tǒng)部分應(yīng)用情況表

序號(hào)項(xiàng)目類型項(xiàng)目名稱項(xiàng)目地點(diǎn)

1水利水電工程監(jiān)測(cè)魚洞峽水利水電工程監(jiān)測(cè)貴州省貴陽(yáng)市

2水利水電工程監(jiān)測(cè)九峰水庫(kù)壩體監(jiān)測(cè)浙江省金華市

3水利水電工程監(jiān)測(cè)縉云縣3座小水庫(kù)壩體監(jiān)測(cè)自動(dòng)化改造浙江省縉云縣

4水利水電工程監(jiān)測(cè)浙江縉云小水庫(kù)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化改造（第二批次）浙江省縉云縣

5水利水電工程監(jiān)測(cè)高坪橋水庫(kù)工程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)浙江省龍游縣

6水利水電工程監(jiān)測(cè)涿鹿縣小型水庫(kù)監(jiān)測(cè)河北省涿鹿縣

7水利水電工程監(jiān)測(cè)麗水外雄電站船閘閘壁監(jiān)測(cè)浙江省麗水市

8水利水電工程監(jiān)測(cè)曹娥江大閘位移監(jiān)測(cè)浙江省紹興市

9橋梁監(jiān)測(cè)鷹潭大橋江西省鷹潭市

10橋梁監(jiān)測(cè)浙江海鹽歟城南橋浙江省海鹽縣

11橋梁監(jiān)測(cè)天凝市河橋浙江省嘉善縣

12橋梁監(jiān)測(cè)黃山市太平湖大橋安徽省黃山市

13橋梁監(jiān)測(cè)溫州東甌大橋浙江省溫州市

14橋梁監(jiān)測(cè)上海長(zhǎng)江大橋上海市崇明區(qū)

15橋梁監(jiān)測(cè)無(wú)錫馬蠡港橋江蘇省無(wú)錫市

16橋梁監(jiān)測(cè)洛陽(yáng)大鐵溝特大橋河南省洛寧縣

17橋梁監(jiān)測(cè)S96攀大高速公路（四川境）橋四川省攀枝花市

18橋梁監(jiān)測(cè)S10（溫州繞城）高速公路北線烏牛高架橋浙江省溫州市

19橋梁監(jiān)測(cè)東陽(yáng)江大橋浙江省東陽(yáng)市

20橋梁監(jiān)測(cè)嘉善縣橋梁群（9座橋）浙江省嘉善縣

21橋梁監(jiān)測(cè)眉山市公路長(zhǎng)大橋隧（7座橋）四川省眉山市

22邊坡監(jiān)測(cè)金川縣水庫(kù)邊坡四川省金川縣

23邊坡監(jiān)測(cè)石吉高速K451邊坡江西石城至吉安段

24邊坡監(jiān)測(cè)貴陽(yáng)云巖區(qū)房建邊坡貴州省貴陽(yáng)市

25邊坡監(jiān)測(cè)貴陽(yáng)達(dá)康居安居房項(xiàng)目邊坡貴州省貴陽(yáng)市

26邊坡監(jiān)測(cè)深圳市東部過(guò)境高速林果場(chǎng)隧道左右幅入口邊坡深圳市

27邊坡監(jiān)測(cè)S324歙縣金山至縣城公路改建工程路塹高邊坡安徽省歙縣

上海同禾工程科技股份有限公司自主研發(fā)的機(jī)器視覺測(cè)量系統(tǒng)目前已經(jīng)申請(qǐng)發(fā)明專利12

2

項(xiàng)，均已進(jìn)入實(shí)質(zhì)審查階段，獲得實(shí)用新型專利5項(xiàng)，獲得軟件著作權(quán)5項(xiàng)，見表2。

表2機(jī)器視覺測(cè)量系統(tǒng)專利情況表

序號(hào)類型名稱備注

1一種結(jié)構(gòu)物位移測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法

2一種邊坡安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法

3一種用于橋梁施工期的橋梁動(dòng)態(tài)線型監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法

4一種橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法

5一種裂縫監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)管理方法

6一種基于機(jī)器視覺的山體災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置及預(yù)警監(jiān)測(cè)方法

7一種隧道多斷面測(cè)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法

8發(fā)明專利一種基于機(jī)器視覺的位移校核系統(tǒng)及位移校核方法

9一種基于機(jī)器視覺的尾礦庫(kù)排洪設(shè)施監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法

10一種尾礦庫(kù)壩體變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法實(shí)質(zhì)審查

11一種結(jié)構(gòu)物二維位移監(jiān)測(cè)裝置及方法

12橋梁梁板鉸縫狀態(tài)在線識(shí)別裝置及其使用方法

1一種結(jié)構(gòu)物位移測(cè)量系統(tǒng)

2一種用于橋梁施工期的橋梁動(dòng)態(tài)線型監(jiān)控系統(tǒng)

3一種橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

實(shí)用新型專利

4一種結(jié)構(gòu)物二維位移監(jiān)測(cè)裝置

5橋梁梁板鉸縫狀態(tài)在線識(shí)別裝置

1機(jī)器視覺測(cè)量?jī)x調(diào)試軟件V1.0

2基于機(jī)器視覺的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)平臺(tái)V1.0

3基于機(jī)器視覺的二維位移算法軟件V1.0

軟件著作權(quán)

4同禾機(jī)器視覺測(cè)量?jī)x嵌入式軟件V3

5同禾機(jī)器視覺智能測(cè)量?jī)x嵌入式軟件V1.0

目前，涉及變形監(jiān)測(cè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，主要針對(duì)人工監(jiān)測(cè)，對(duì)于自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的相關(guān)技術(shù)非常

有限，對(duì)于機(jī)器視覺測(cè)量水工建筑物表面位移的相關(guān)規(guī)定更是空白，因此有必要制定《水工

建筑物表面位移機(jī)器視覺在線監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》，對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)充，填補(bǔ)水利水電工程自

動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的空白。

本標(biāo)準(zhǔn)將提出基于機(jī)器視覺測(cè)量原理的水工建筑物表面位移在線監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括設(shè)

3

備的選型、現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)、安裝、防護(hù)及系統(tǒng)運(yùn)維等的標(biāo)準(zhǔn)化完整操作流程，從而將機(jī)器視覺測(cè)

量技術(shù)更有效、可靠地應(yīng)用在水工建筑物表面位移監(jiān)測(cè)中。該標(biāo)準(zhǔn)的編制與發(fā)布實(shí)施，將為

水工建筑物的結(jié)構(gòu)安全控制提供重要的技術(shù)手段，進(jìn)一步規(guī)范水工建筑物表面位移自動(dòng)化監(jiān)

測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)目前水利樞紐的健康保障提供重要的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)，也將較大程度地提高水利

樞紐結(jié)構(gòu)安全的信息化管理水平。

1.2任務(wù)來(lái)源

上海同禾工程科技股份有限公司結(jié)合近年來(lái)在機(jī)器視覺測(cè)量技術(shù)、安全監(jiān)測(cè)預(yù)警和安全

監(jiān)測(cè)云平臺(tái)等關(guān)鍵技術(shù)研究方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累，聯(lián)合水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所、

中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司、上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司、貴州省大壩安

全監(jiān)測(cè)中心、河海大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司、浙江廣川工

程咨詢有限公司等單位提出制定《水利水電工程表面位移機(jī)器視覺在線監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》團(tuán)體

標(biāo)準(zhǔn)。2022年2月26日由中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)會(huì)組織相關(guān)專家評(píng)估后，標(biāo)準(zhǔn)名稱改為《水

工建筑物表面位移機(jī)器視覺在線監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》，并同意本標(biāo)準(zhǔn)納入2022年第一批團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

立項(xiàng)計(jì)劃（計(jì)劃編號(hào)T/CSPSTC-JH202204），并于2022年3月1日發(fā)文予以立項(xiàng)。

1.3主要工作過(guò)程

1.3.1準(zhǔn)備階段

2021年9月至2022年2月，項(xiàng)目立項(xiàng)并籌備組織開展標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。2022年2月底，

召開工作組啟動(dòng)會(huì)議，標(biāo)準(zhǔn)工作組提交工作計(jì)劃及標(biāo)準(zhǔn)編制組人員組成等方案。

1.3.2調(diào)研階段

2022年3月至6月，進(jìn)入調(diào)研階段，標(biāo)準(zhǔn)編制組收集、整理國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、科研成果、

專著、論文等，以及專家的意見與建議并進(jìn)行分析與探討。同時(shí)，研究工程應(yīng)用情況。

1.3.3起草階段

2022年7月至10月，標(biāo)準(zhǔn)編制組經(jīng)過(guò)多次研究和討論，形成標(biāo)準(zhǔn)草案稿。

1.3.4草案稿研討階段

2022年10月16日，召開標(biāo)準(zhǔn)草案稿的研討會(huì)，廣泛邀請(qǐng)行業(yè)代表、專家、學(xué)者對(duì)標(biāo)準(zhǔn)

進(jìn)行研討、交流，標(biāo)準(zhǔn)編制組根據(jù)意見與建議進(jìn)行梳理和修改，形成征求意見稿。

4

1.3.5征求意見階段

2022年11月初，標(biāo)準(zhǔn)編制組完成征求意見稿，網(wǎng)上公示征求意見稿，廣泛征求各方意

見與建議。

1.3.6送審階段

標(biāo)準(zhǔn)編制組根據(jù)各方意見與建議對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行修改和完善，形成送審稿，擬定2022年

12月初召開審查會(huì)。

1.3.7報(bào)批

標(biāo)準(zhǔn)編制組根據(jù)審查專家的意見與建議對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行修改和完善，擬定2022年12月

中旬形成報(bào)批稿。

1.3.8發(fā)布

擬定2022年12月底發(fā)布。

二、本標(biāo)準(zhǔn)編制原則與依據(jù)

2.1標(biāo)準(zhǔn)編制原則

2.1.1一致性

本標(biāo)準(zhǔn)的編制一定程度上考慮了在我國(guó)現(xiàn)行法律、政策環(huán)境下對(duì)《水工建筑物表面位移

機(jī)器視覺在線監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)施行的可操作性，同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)方面的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)

給予了應(yīng)有的關(guān)注，以確保本標(biāo)準(zhǔn)與有關(guān)法律法規(guī)、其他標(biāo)準(zhǔn)的兼容性和一致性，且確保與

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的術(shù)語(yǔ)和詞匯保持一致，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的術(shù)語(yǔ)和廣大用戶熟悉

的詞匯。

2.1.2科學(xué)合理性

本標(biāo)準(zhǔn)編制遵循“科學(xué)、適度、可行”原則，既考慮標(biāo)準(zhǔn)前瞻性又顧及水工建筑物表面

位移機(jī)器視覺在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用條件和生產(chǎn)實(shí)際，使水工建筑物表面位移機(jī)器視覺在線監(jiān)

測(cè)技術(shù)的應(yīng)用有據(jù)可依。

2.1.3可擴(kuò)充性

本標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容并非一成不變，將隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的發(fā)展和相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善而進(jìn)行充實(shí)和更新。

5

2.1.4規(guī)范性

本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)

則》的規(guī)定編寫。

2.2編制依據(jù)

GB/T22385大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)驗(yàn)收規(guī)范

GB50026工程測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

GB/T51416混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

DL/T2096水電站大壩運(yùn)行安全在線監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

DL/T5178混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

DL/T5209混凝土壩安全監(jiān)測(cè)資料整編規(guī)程

DL/T5256土石壩安全監(jiān)測(cè)資料整編規(guī)程

DL/T5259土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

DL/T5796水電工程邊坡安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

SL551土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

SL601混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

SL725水利水電工程安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范

SL764水工隧洞安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

SL766大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)鑒定技術(shù)規(guī)范

SL768水閘安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

SL/T794堤防工程安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程

三、本標(biāo)準(zhǔn)的范圍和主要技術(shù)內(nèi)容

3.1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)給出了水工建筑物表面位移機(jī)器視覺在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的總體規(guī)定，規(guī)定了監(jiān)測(cè)

項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、系統(tǒng)實(shí)施、數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)運(yùn)維的要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于采用機(jī)器視覺測(cè)量技術(shù)對(duì)水工建筑物新建、改建、擴(kuò)建及運(yùn)行維護(hù)工程的

表面位移進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的工作。

6

3.2主要技術(shù)內(nèi)容

3.2.1監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

給出了監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的基本要求，對(duì)混凝土壩、土石壩、溢洪道、水工隧洞、水閘、渠道及

渠系建筑物、堤防工程、邊坡工程的監(jiān)測(cè)做出規(guī)定。

3.2.2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

給出了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本要求，對(duì)機(jī)器視覺測(cè)量?jī)x、靶標(biāo)、照明系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸系

統(tǒng)、供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理模塊、儀器校驗(yàn)做出規(guī)定。

3.2.3系統(tǒng)實(shí)施

給出了系統(tǒng)實(shí)施的基本要求，對(duì)方案設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝與防護(hù)、系統(tǒng)驗(yàn)收做出規(guī)定。

3.2.4數(shù)據(jù)分析

對(duì)水工建筑物表面位移的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正負(fù)號(hào)、計(jì)算能力、數(shù)據(jù)、功能、預(yù)警指標(biāo)等做

出規(guī)定。

3.2.5系統(tǒng)運(yùn)維

對(duì)運(yùn)維內(nèi)容、硬件設(shè)施檢查、軟件系統(tǒng)檢查等做出規(guī)定。

四、采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的程度，以及與國(guó)際、國(guó)外、國(guó)內(nèi)同類

標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比情況

本標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中，未檢索到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)所應(yīng)用的機(jī)器視覺測(cè)量

技術(shù)在多個(gè)工程多年實(shí)踐表明，本標(biāo)準(zhǔn)擬提出的系統(tǒng)