CN110565708A - 桥梁水下桩基检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开桥梁水下桩基检测系统，包括检测机器人、设置在水面上的电源以及控制箱控制箱，检测机器人包括机架、浮力模块、行走轮、推进器、观察组件；浮力模块安装在机架上，行走轮沿桩基的径向安装在机架上，推进器沿桩基的轴线安装在机架上，观察组件沿桩基的径向安装在机架上，观察组件、推进器通过缆线与电源连接，观察组件、推进器分别通过缆线与控制箱连接；控制箱包括箱体、处于箱体内的数据处理单元和多个显示屏，多个显示屏均连接数据处理单元。本发明的有益效果：通过检测系统实现桩基础表观检查，结构简单，摒弃了人工检测的危险型，并提高检测精度。

Description

桥梁水下桩基检测系统

技术领域

本发明涉及一种检测系统，尤其涉及的是一种水下桩基检测系统。

背景技术

目前国内外对公路桥梁水下桩基础检测还依赖于潜水员携带水下摄像头进行检测，该法对深水桩基础检测存在工程费用巨大、易出安全事故、测试不精细、不全面等缺点，并且这种检查方式还只能在浅水区域进行，在深水浑浊区域这样的检查作业很危险也不可行，很多跨江海大桥水下桩基础从建成到运营十几年都没没能够进行检测。这就需要有简便、快捷、智能化的新型检测技术。

桥梁是国家及城乡路网中的关键性节点工程，桥梁墩台基础的耐久性是其生命线的重要组成部分。沿海桥梁所处的地质气候环境恶劣,对桥梁墩台结构水下部分的检测,为桥梁养护工作提供依据就显得尤为重要。我国桥桩水下结构检测技术起步较晚,长期以来规范不成熟,发展相对缓慢,相关领域的研究几乎处于空白状态。单纯的靠潜水员下水进行检查，风险项高、工作量大、主观性太强，因此，有必要研究并开发一套实用有效的桥桩水下检测方法。

如申请号：201810450537.6，水下桩基外观完整性检测系统，其特征在于所述系统包括声学检测装置、光学检测装置、机械运动装置、综合控制处理系统和连接固定套件，通过多个装置数据的时间同步，可得到桩基外观三维点云图像和含有坐标位置的局部水下摄像画面。该系统机构复杂，投入成本高。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有检测方式风险项高、工作量大的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

桥梁水下桩基检测系统，包括检测机器人、设置在水面上的电源以及控制箱；检测机器人包括套在桩基外围的机架、浮力模块、多个行走轮、多个推进器、多个观察组件；浮力模块安装在机架上，多个行走轮沿桩基的径向安装在机架上，多个推进器沿桩基的轴线安装在机架上，多个观察组件沿桩基的径向安装在机架上，观察组件、推进器通过缆线与电源连接，观察组件、推进器分别通过缆线与控制箱连接；控制箱包括箱体、处于箱体内的数据处理单元和多个显示屏，多个显示屏均连接数据处理单元。

本发明中的检测机器人通过推进器的推进下，以及机架在行走轮的滚动下，实现上下运动，浮力模块用来平衡检测设备的自重，将检测设备配平为接近零浮力状态，观察组件可以对桩基进行信息的采集，并传输到控制箱中，控制箱可以对观察组件、推进器等工作状态进行控制，并显示在显示屏上，通过检测系统实现桩基础表观检查，结构简单，摒弃了人工检测的危险型，并提高检测精度。

优选的，所述机架为两个半圆形的框架首尾铰接形成的圆形结构，且机架为双层结构，上层与下层平行间隔固定，浮力模块安装在机架上层，推进器与观察组件安装在上层与下层之间。

优选的，所述行走轮为至少三个，沿桩基外围均匀布置。

优选的，所述行走轮包括弹簧、轮架、滚轮、限位板，轮架的一端为U型架，滚轮能够转动的安装在U型架上，U型架远离开口端设有滑杆，滑杆穿过机架后固定安装限位板，弹簧套接在滑杆上，处于U型架与机架之间。

优选的，所述观察组件包括摄像机、照明灯，摄像机固定安装在机架上，摄像机的摄像头面朝桩基，照明灯固定安装在机架，光束照射在桩基上。

优选的，所述观察组件为至少六个，均匀布置在机架上。

优选的，还包括高度计，高度计安装在机架上，并通过电缆与电源和控制箱连接。

优选的，还包括接线舱，电源以及控制箱连接接线舱，接线舱与多个推进器、多个观察组件均连接；所述接线舱包括耐压舱体、舱体内设有电源分配单元、信号传输单元、倾角传感器，电源分配单元一端连接水面的电源，另一端连接推进器和观察组件，信号传输单元一端连接控制箱，另一端分别连接观察组件、倾角传感器，舱体外设有用于连接的密封性插头。

优选的，所述箱体为长方形盒式结构，包括顶盖、盒体，顶盖的一侧铰接在盒体上，数据处理单元置于盒体内，多个显示屏安装在顶盖的内侧面。

优选的，所述显示屏为三个，其中一个显示屏固定安装在顶盖的内侧面，另外两个显示屏均通过连杆铰接在顶盖的内侧面，使用时，以铰接方式安装的两个显示屏能够分别移至固定安装的显示屏的两侧面。

本发明的优点在于：

本发明中的检测机器人通过推进器的推进下，以及机架在行走轮的滚动下，实现上下运动，浮力模块用来平衡检测设备的自重，将检测设备配平为接近零浮力状态，观察组件可以对桩基进行信息的采集，并传输到控制箱中，控制箱可以对观察组件、推进器等工作状态进行控制，并显示在显示屏上，通过检测系统实现桩基础表观检查，结构简单，摒弃了人工检测的危险型，并提高检测精度。

附图说明

图1是本发明实施例一桥梁水下桩基检测系统的结构示意图；

图2是控制箱的结构示意图；

图3是主显示屏显示的装置工作主界面图；

图4是机架的结构示意图；

图5是行走轮安装示意图；

图6是观察组件结构示意图；

图7是接线仓结构示意图；

图8是实施例一的俯视图；

图9是实施例二的俯视图。

图中标号：桩基1、机架2、浮力模块3、行走轮4、弹簧41、轮架42、滚轮43、限位板44、推进器5、观察组件6、摄像机61、照明灯62、箱体71、顶盖711、盒体712、数据处理单元72、显示屏73。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1、图2、图5所示，桥梁水下桩基检测系统，包括检测机器人、设置在水面上的电源以及控制箱7；检测机器人包括套在桩基1外围的机架2、浮力模块3、多个行走轮4(图中未示出)、多个推进器5、多个观察组件6、设置在水面上的电源以及控制箱；浮力模块3安装在机架2上，多个行走轮4沿桩基1的径向安装在机架2上，多个推进器5沿桩基1的轴线安装在机架2上，多个观察组件6沿桩基1的径向安装在机架2上，观察组件6、推进器5通过缆线与电源连接，观察组件6、推进器5分别通过缆线与控制箱连接；控制箱7包括箱体71、处于箱体71内的数据处理单元72和多个显示屏73，多个显示屏73均连接数据处理单元72。

如图2所示，所述箱体71为长方形盒式结构，包括顶盖711、盒体712，顶盖711的一侧铰接在盒体712上，可以打开和关闭，进行收纳，数据处理单元72置于盒体712内，所述显示屏73为三个，三个显示屏73安装在顶盖的内侧面，其中一个显示屏73固定安装在顶盖711的内侧面，另外两个显示屏73均通过连杆铰接在顶盖的内侧面，铰接方式为，左侧的显示屏通过上下两根连杆分别铰接在顶盖711内侧面(固定显示屏的左侧)和显示屏的中部，左侧的显示屏73可以移至左侧，且保证显示屏73之间不遮挡，右侧的显示屏73通过上下四根连杆分别铰接在顶盖711内侧面和显示屏73的左侧以及中部，右侧的显示屏73可以移至右侧，使用时，以铰接方式安装的显示屏73能够移至固定安装的显示屏73的侧面，不使用时，可以移至固定安装的显示屏73前侧，以叠加的形式进行收纳。

如图3所示，其中一个显示屏为主显示屏，用于显示画面为装置工作主界面，可以是中间的显示屏，主要用来监控检测装置在水下工作的状态，可以显示推进器是否处于工作状态、摄像机、照明灯是否处于工作状态，实时的高度以及倾斜角度；

其他两个显示器主要用来时实接收、显示6个水下摄像机传来的视频画面，观察桥桩表面状况。

其中，数据处理单元采用现有技术中的处理器件即可。

如图4所示，所述机架2为两个半圆形的框架首尾铰接形成的圆形结构，圆的内径稍大于桩基1，且机架2为双层结构，上层与下层平行间隔固定，浮力模块3安装在机架2上层，推进器5与观察组件6安装在上层与下层之间。安装时，两个半圆可以分开，检测工作时，将首尾铰接合并成一个整圆，半圆型框架用耐海水腐蚀的316不锈钢材质制得，中间空间充足，可以任意固定其他配件，框架均为镂空设置，整体设备的重量也大大减轻。

其中，浮力模块3的材料为玻璃微珠，主要是用来平衡检测设备的自重，将检测设备配平为接近零浮力状态，这样通过推进器作用，设备就可以很轻松的实现上升和下降。

如图5所示，所述行走轮4为至少三个，沿桩基1外围均匀布置。所述行走轮4包括弹簧41、轮架42、滚轮43、限位板44，轮架42的右端为U型架，滚轮43能够转动的安装在U型架上，U型架远离开口端设有滑杆，滑杆穿过机架1上的立板后固定安装限位板44，弹簧41套接在滑杆上，处于U型架与机架之间，还可以在弹簧41外设有一个套筒，将弹簧41处于套筒内，起到保护弹簧41的作用，也加强行走轮4处的刚度，弹簧41处于被压缩的状态，在弹簧41的作用力下，迫使滚轮紧紧贴着桥桩，同时也起到补偿桥桩的不规则形状以及桥桩表面海洋生物的附着，维持检测装置顺利上升和下降。

结合图6所示，所述观察组件6包括摄像机61、照明灯62，摄像机61通过扎带等手段固定安装在机架上，也可以增加一个安装座，用于安装摄像机61，摄像机61的摄像头面朝桩基，且相邻摄像机61之间拍摄画面具有重合，能够无死角的拍摄，信息获取更全面，照明灯62采用扎带等手段固定安装在机架2，也可以增加一个安装座，用于安装照明灯62，光束照射在桩基1上，照明灯62设置在摄像机61附近，且相邻照明灯62之间光线有重合，保证桩基1外围光线好且尽量均匀。

本实施例中，所述观察组件6为六组，均匀布置在机架1上。

如图7所示本实施例中，还包括接线舱7，所述接线舱7包括耐压舱体、舱体内设有电源分配单元、信号传输单元、倾角传感器，电源通过接线舱7进行电源分配单元后分配给推进器5、摄像机61、照明灯62以及其他需要电源的元器件，信号传输单元一端连接控制箱，另一端分别连接推进器5、摄像机61、照明灯62、倾角传感器，舱体外设有用于连接的密封性插头。其中的电源分配单元可以为插座，信号传输单元采用现有技术中的即可。

水面动力和控制电及通讯线通过绞车电缆传送到水下，经过水下接线舱7中转后进行动力分配后，然后输送给各执行元件，考虑到检查装置的工作水深只有40米，接线舱设计为耐压舱，舱两端安装有若干水密接插件，方便与各零部件进行连接。

如图8所示，推进器5为检测装置上升和下降的动力部分，检测装置框架圆周方向上均匀布置有三台1HP电推进器，推进器5可以安装在机架1外侧，在水面上通过控制推进器的旋转方向和转速大小，实现检测装置的上升下降以及速度控制，同时防止每个推进器5转速大小不均以及海浪的冲击，而使装置发送倾斜，在装置接线舱内安装有倾角传感器，通过闭环控制，当装置发生倾斜时，控制箱会根据反馈自动调整器推进器5的转速，将检测装置维持在水平位置，此控制方法采用现有技术中的即可。

本发明通过推进器5的推进下，以及机架1在行走轮4的滚动下，实现上下运动，浮力模块2用来平衡检测设备的自重，将检测设备配平为接近零浮力状态，观察组件6可以对桩基进行信息的采集，并传输到控制箱中，通过检测系统实现桩基础表观检查，结构简单，摒弃了人工检测的危险型，并提高检测精度。

实施例二：

如图9所示，本实施例二与实施例一的区别在于：推进器5的安装位置不同。

推进器5轴线的安装在机架1内部，且推进器安装处为贯穿状态，因此，浮力模块2处开设贯穿的孔。推进器5可以通过螺栓固定、支架安装等方式进行安装。

实施例三：

因受海洋潮汐的影响，桥桩的入水深度不确定性较复杂，本实施例还包括高度计PA200，可时实检测清洗装置离底部的高度，通过进行高度检测高度计安装在机架1上，可以安装在上层与下层之间，安装方式包括螺栓固定、焊接支架固定、扎带固定等方式，并通过电缆与电源和控制箱连接，电源给高度计提供电源，高度计测量后的数据可以传输到控制箱，还控制箱传输到监控画面，确保检测装置的安全及操作时做到心中有底。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.桥梁水下桩基检测系统，其特征在于，包括检测机器人、设置在水面上的电源以及控制箱；检测机器人包括套在桩基外围的机架、浮力模块、多个行走轮、多个推进器、多个观察组件；浮力模块安装在机架上，多个行走轮沿桩基的径向安装在机架上，多个推进器沿桩基的轴线安装在机架上，多个观察组件沿桩基的径向安装在机架上，观察组件、推进器通过缆线与电源连接，观察组件、推进器分别通过缆线与控制箱连接；控制箱包括箱体、处于箱体内的数据处理单元和多个显示屏，多个显示屏均连接数据处理单元。

2.根据权利要求1所述的桥梁水下桩基检测系统，其特征在于，所述机架为两个半圆形的框架首尾铰接形成的圆形结构，且机架为双层结构，上层与下层平行间隔固定，浮力模块安装在机架上层，推进器与观察组件安装在上层与下层之间。

3.根据权利要求1所述的桥梁水下桩基检测系统，其特征在于，所述行走轮为至少三个，沿桩基外围均匀布置。

4.根据权利要求1所述的桥梁水下桩基检测系统，其特征在于，所述行走轮包括弹簧、轮架、滚轮、限位板，轮架的一端为U型架，滚轮能够转动的安装在U型架上，U型架远离开口端设有滑杆，滑杆穿过机架后固定安装限位板，弹簧套接在滑杆上，处于U型架与机架之间。

5.根据权利要求1所述的桥梁水下桩基检测系统，其特征在于，所述观察组件包括摄像机、照明灯，摄像机固定安装在机架上，摄像机的摄像头面朝桩基，照明灯固定安装在机架，光束照射在桩基上。

6.根据权利要求5所述的桥梁水下桩基检测系统，其特征在于，所述观察组件为至少六个，均匀布置在机架上。

7.根据权利要求1所述的桥梁水下桩基检测系统，其特征在于，还包括高度计，高度计安装在机架上，并通过电缆与电源和控制箱连接。

8.根据权利要求1所述的桥梁水下桩基检测系统，其特征在于，还包括接线舱，电源以及控制箱连接接线舱，接线舱与多个推进器、多个观察组件均连接；所述接线舱包括耐压舱体、舱体内设有电源分配单元、信号传输单元、倾角传感器，电源分配单元一端连接水面的电源，另一端连接推进器和观察组件，信号传输单元一端连接控制箱，另一端分别连接观察组件、倾角传感器，舱体外设有用于连接的密封性插头。

9.根据权利要求1所述的桥梁水下桩基检测系统，其特征在于，所述箱体为长方形盒式结构，包括顶盖、盒体，顶盖的一侧铰接在盒体上，数据处理单元置于盒体内，多个显示屏安装在顶盖的内侧面。

10.根据权利要求9所述的桥梁水下桩基检测系统，其特征在于，所述显示屏为三个，其中一个显示屏固定安装在顶盖的内侧面，另外两个显示屏均通过连杆铰接在顶盖的内侧面，使用时，另外两个显示屏分别移至固定安装的显示屏的两侧面。