基于监控相机的结构地震响应监测系统及应用示范

摘要

结构地震响应监测对城市建筑(群)地震损伤及抗震韧性的精确评估具有关键作用。针对现有地震传感器成本高、普及率极低的问题，该文提出了一种基于监控相机的结构地震响应监测系统，开发了建筑结构中线段描述子逐级匹配算法，研发了基于线匹配算法的结构地震位移响应时程数据提取技术，解决了实际地震场景中结构表面无标靶且自然特征点不明显的难题。该系统可实时监测亚像素级别的层间位移响应，并在四川某中学教学楼完成世界首例实际地震视觉监测应用示范。结果表明，即便在夜间复杂多变的光照条件下，该系统仍能保持高度的准确性，实现亚像素级别的层间位移监测，层间位移峰值误差35%以内，结构自振频率误差不超过5%。此外，监测系统采用轻量化设计，在处理单个监控视频时，中央处理器(central processing unit, CPU)和图形处理器(graphics processing unit, GPU)的资源占用率均低于15%,可满足多节点实时处理的需求，使系统能够高效运行。相比传统加速度计方案，视觉监测系统无需额外布设专用传感器，利用现有安防监控设备即可构建建筑群监测网络。这不仅实现了现有监控相机的平急两用，还为城市建筑(群)地震监测提供了新的技术途径。

关键词

结构地震响应 / 视觉监测系统 / 监控相机 / 平急两用