[發明專利]橋梁快速可視化檢測裝置及其系統和方法

在審

• 申請號: 201710811346.3
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107642036A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 常丁;岳振民;劉偉;黨李濤;周江;張立;于利存
• 申請（專利權）人: 中交第一公路勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: E01D19/10
• 分類號: E01D19/10;G01N21/88
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司61114
• 代理人: 黃秦芳

技術領域

本發明屬于橋梁結構檢測技術領域，具體涉及一種橋梁快速可視化檢測裝置及其系統和方法。

背景技術

橋梁作為公路的重要組成部分，直接關系著行車的安全與暢通，以及公眾的人身安全。截止2016年底，我國公路橋梁達80.53萬座，其中，特大橋梁4257座，大橋86178座，已成為名符其實的橋梁大國。我國已經進入大規模公路養護時代，未來二十年養護引領公路發展方向已成為必然趨勢。

但是，目前橋梁養護和檢查能力不足，存在一些問題：

（1）無法到達、無平臺、無操作空間

過去，由于對公路混凝土梁橋的耐久性重視不足，公路橋梁后期維護保養設施設置欠缺，導致橋梁很多部位養護或檢查人員無法到達，沒有適當的作業平臺，或者沒有合適的儀器及人員操作空間，致使這些部位的養護或檢查只能走馬觀花、流于形式。同時，大跨徑連續梁橋和連續剛構橋墩頂部位梁高較大，橋檢車一般無法到達。還有一些高墩，也缺乏相應的檢測或養護設施。

（2）效率較低、費用較高

目前我國《公路橋涵養護規范》（JTG H11-2004）規定公路橋梁需要進行經常檢查、定期檢查和特殊檢查。經常檢查一般每月不得少于一次，主要為外觀檢查，由日常管理養護人員進行，檢查儀器主要為望遠鏡、安全繩等簡易設備。定期檢查也以外觀檢查為主，間隔時間最長不得超過三年，主要委托有檢測資質的單位進行，檢查平臺需要橋檢車、路燈車或搭設支架，配備裂縫觀測儀、鋼卷尺等。一條高速公路橋梁檢測周期較長，往往需要幾個月和較多的檢查人員，費用較高，效率較低。特殊檢查只針對單獨橋梁，但需要檢測的深度和內容更為全面和嚴格，檢測儀器使用更多，檢查人員需要到達的部位必須有代表性，檢測費用更高。

（3）安全性存在隱患

日常檢查人員較少，爬高下低，安全防護設施比較簡易，存在安全隱患。定期檢查使用路燈車和橋檢車的時候，需要交通布控。同時在橋檢車平臺或路燈車平臺上，限于平臺尺寸大小，一些結構部位仍然需要檢測人員親自攀爬到達。

（4）病害的可判別性不一致

由于日常檢查人員或常規檢查人員業務素質的不同，對不同橋型外觀檢查的重點不了解，對病害的描述往往不規范、不統一，甚至是錯誤的，對病害的性質確定和判別存在誤差，造成后期內業評定的誤判。

因此，圍繞公路橋梁養護急需的關鍵共性技術、重大技術產品、綠色養護材料等，更新理念，攻克難題，提高自主創新能力，形成新一代公路橋梁維護技術體系，已成為轉變發展方式、提高公路交通基礎設施現代化水平、建設暢通高效、安全綠色的交通運輸體系的重要而迫切的任務。目前國內外開始嘗試探索將無人機和爬壁機器人應用于橋梁檢測。

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。從技術角度定義可以分為：無人直升機、無人固定翼機、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機等。但限于空中航空管理，無人機在民用上剛剛起步。

爬壁機器人是科學家以壁虎為研究對象研制出的仿生機器人，不僅可以在底面快速運動，而且還能吸附在垂直壁面、天花板面等不同法平面進行靈活工作。爬壁機器人在民生和公共安全領域已得到了廣泛的應用，將人類從繁重危險的工作中解脫出來，而且大大提高了工作效率，降低了成本，有時甚至能實現人類自身無法完成的工作任務。

無人機和爬壁機器人的生產研究，從某種程度上代替了人力勞動，實現了機械化和自動化。但是具體到公路橋梁實用型無人攀爬設備，還存在一些問題：

（1）目前推出的產品還很不成熟，實用性較差，應用范圍較小。橋梁工作環境比較惡劣，風速較大，無人機可控性較差。橋下無法到達，無人機橋面操作時可能發生碰撞。當無人機或攀爬設備超出操作者視線范圍，或者無人機繞到橋墩背后或梁下部時，接收信號不能保證。另外，攀爬機器人在狀況復雜（不平整、有污漬、泛堿、裂縫、剝落、缺損等）的腹板、底板時吸附能力會不會失效，或者橋面通行車輛震動時會不會脫落等還需要進一步的研究。

（2）公路梁橋適用性不足。目前僅能對一些規則截面如墩壁、梁底板或腹板進行檢測。但占公路橋梁大多數的混凝土梁橋存在斜腹板、T梁馬蹄、橫隔板等變截面或不連續部位；墩柱形式包含圓柱墩、橢圓墩、Y型墩等；預制裝配式多梁式梁間距狹小，光線較弱；現澆箱梁內部光線不足等。以上等問題都需要對快速檢測設備進行適用性研究和改進。

（3）功能單一，模塊化不足。目前主要是高清攝像頭拍照功能，個別進行了其他功能嘗試。無人機或機器人平臺模塊化考慮不足，不能搭載其它類型檢測設備或儀器。