[發明專利]橋梁結構檢測數據收集方法和無人機系統

有效

• 申請號: 202110863148.8
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113428374B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 李照宇;王豐;陳小雨;鄒陽;占玉林;王紹華;趙人達
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B64U20/87
• 分類號: B64U20/87;B64D47/08;B64C39/02;G05D1/10;B64U101/30
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 梁曉婷

本發明涉及橋梁檢測技術領域，具體而言，涉及一種橋梁結構檢測數據收集方法和無人機系統。橋梁結構檢測數據收集方法包括：根據橋梁結構檢測的要求規劃數據接收點和圖像采集點，控制無人機按規劃的飛行路徑飛行；在無人機飛行至其中一個圖像采集點的情況下，獲取圖像采集點的圖像數據；在無人機飛行至其中一個數據接收點的情況下，控制無人機懸停，控制數據采集器與數據接收點的傳感器建立無線連接，以使數據采集器接收來自傳感器的數據流；數據傳輸完畢的情況下，控制數據采集器與傳感器斷開無線連接；橋梁結構檢測數據收集方法擴展了無人機所能采集的用于橋梁檢測的數據類別；有助于提升橋梁結構健康狀態評估的準確性。

技術領域

本發明涉及橋梁檢測技術領域，具體而言，涉及一種橋梁結構檢測數據收集方法和無人機系統。

背景技術

橋梁結構作為一種大型的土木工程結構，因荷載作用、疲勞銹蝕、材料老化、缺乏及時維修及交通量過大等原因，在使用期內不可避免產生損傷，影響使用壽命，甚至導致突發的災難。橋梁結構檢測/監測旨在通過定期/持續測量橋梁結構的運營狀態數據，據此提取表征結構性能的指標，實現病害診斷和安全評估，以便及時采取措施達到防止橋梁坍塌或局部破壞，以及保障和延長橋梁使用壽命的目的。一般來講，橋梁結構檢測/監測需要收集的數據主要包括能夠反應橋梁表面裂縫、混凝土剝落和部件損壞情況等損傷的橋梁結構外觀數據和能夠反應橋梁結構力學性能的數據，如靜動態應力應變、靜動態變形和位移、振動加速度和速度等。

橋梁的外觀檢測主要依賴于橋梁檢測工程師通過肉眼觀察橋梁結構表面來進行判斷。對于某些難以到達的部位(如橋的兩側和橋底等)，需要借助橋梁檢測車、吊車、梯子或繩索等將橋梁檢測員送到相應的位置進行檢查。這樣的橋梁檢查方式不僅效率低、難度大、危險系數高，而且在橋梁檢測期間需要封閉道路，影響交通的正常運行。

近年來隨著無人機技術的日益成熟，搭載攝像頭的無人機憑借其效率高、成本低和安全性高等優點逐漸被應用到橋梁的日常檢測中來。然而，目前無人機橋梁檢測在數據采集過程中仍需要較多的人工參與和控制，很難保證數據的質量和效率。

橋梁結構力學性能的檢測則通過在橋梁的關鍵部位布設相應的傳感器，分析橋梁結構在靜動荷載作用下的響應來評估橋梁的力學性能。然而，受限于橋梁現場的供電情況及無線傳輸技術，很難長期收集并傳輸高頻率高質量的檢測數據。

發明內容

本發明的目的包括，例如，提供了一種橋梁結構檢測數據收集方法和無人機系統，其不僅能夠用于收集橋梁外觀檢測的結構表面損傷數據，而且可以收集用于橋梁內部力學性能損傷檢測的結構力學性能數據，擴展了無人機所能采集的用于橋梁檢測的數據類別；而且能夠節省無人機橋梁檢測的人力成本和數據采集時間，提升無人機采集到的橋梁外觀數據的質量，從而能夠用于橋梁結構表面損傷(如裂紋、混凝土掉塊、露筋等)的識別、定位及測量，有助于提升橋梁結構健康狀態評估的準確性。

本發明的實施例可以這樣實現：

第一方面，本發明提供一種橋梁結構檢測數據收集方法，橋梁結構檢測數據收集方法包括：

根據橋梁結構檢測的要求規劃數據接收點和圖像采集點，以及規劃經過所有的數據接收點和所有的圖像采集點的飛行路徑，并創建無人機飛行任務；

控制無人機按規劃的飛行路徑飛行；

在無人機飛行至其中一個圖像采集點的情況下，獲取圖像采集點的圖像數據；

在無人機飛行至其中一個數據接收點的情況下，控制無人機懸停；

控制數據采集器與數據接收點的傳感器建立無線連接，以使數據采集器接收來自傳感器的數據流；且在數據傳輸完畢的情況下，控制數據采集器與傳感器斷開無線連接；

直至無人機按飛行路徑完成飛行。