CN113049492A - 水下桥墩检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下桥墩检测系统及方法，旨在简化系统结构的同时，实现桥墩的安全检测。该水下桥墩检测系统,包括气囊组件、充放气系统、摄像头以及显示屏，气囊组件套设在待检测的水下桥墩的墩柱外，充放气系统与所述气囊组件连接，用于给所述气囊组件充气或放气，以实现所述气囊组件的上浮或下沉，摄像头固定设置在所述气囊组件上，且镜头对准所述墩柱，显示屏与所述摄像头通信连接，用以显示摄像头采集的图像信息。
Description
技术领域
本发明属于桥墩检测技术领域，尤其涉及一种水下桥墩检测系统及方法。
背景技术
桥墩作为桥梁的主要承传力构造，应保证具有健康状况。水下桥墩受水流的长期冲刷，水中化学物质的侵蚀，以及人为因素引起的一系列影响，导致桥墩容易出现开裂，腐蚀，破损等病害，严重情况下导致混泥土内部钢筋裸露在外，给桥梁上部结构的安全造成严重的影响。目前桥墩水下墩柱的检测方式有两种：一种是采用蛙人下水进行人工摸排，借助水下摄像机进行外观检测，其缺点是：(1)检测工作全部依靠人工进行，检测结果受检测人员身体状况及操作水平影响较大；(2)检测随机性大、重复性差，结果定位不准确，局限性明显；(3)受天气影响较大，从安全性角度考虑不适宜长时间水下作业。另一种是借助水下机器人进行外观检测，其缺点是：结构比较复杂，成本高，且受水流影响较大。
综上，有必要对水下桥墩检测系统进行改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种结构简单、检测安全高的水下桥墩检测系统及方法。
为此，本申请实施例一方面提供的水下桥墩检测系统,包括：
气囊组件，套设在待检测的水下桥墩的墩柱外；
充放气系统，与所述气囊组件连接，用于给所述气囊组件充气或放气，以实现所述气囊组件的上浮或下沉；
摄像头，固定设置在所述气囊组件上，且镜头对准所述墩柱；
显示屏，与所述摄像头通信连接，用以显示摄像头采集的图像信息。
具体的，所述气囊组件与所述墩柱之间还均匀布置有若干水平设置的支撑杆，每根所述支撑杆的一端与所述气囊组件固定连接，另一端通过走行滑轮抵靠在所述墩柱上。
具体的，该系统还包括悬停组件，连接在所述气囊组件与所述墩柱之间，使所述气囊组件保持悬停。
具体的，所述悬停组件包括围绕所述墩柱设置的若干吸盘以及带动所述吸盘吸附或松开所述墩柱的线性驱动机构，所述线性驱动机构固定设置在所述气囊组件上。
具体的，所述线性驱动机构为液压缸。
具体的，所述气囊组件的底部还设有给予所述气囊组件向上推力的推进器。
具体的，所述推进器包括螺旋桨以及驱动所述螺旋浆转动的驱动元件。
具体的，该系统还包括检测船，所述显示屏设置于所述检测船上。
所述气囊组件与所述检测船之间连接有安全绳。
具体的，所述气囊组件包括气囊以及套在所述气囊外的刚性套体。
为此，本申请实施例另一方面提供的水下桥墩检测方法，包括：利用充放气系统，对气囊组件放气，使得气囊组件通过自重沿水下桥墩的墩柱下沉；当到达桥墩底部后，利用充放气系统对气囊组件进行充气，使得气囊组件顺着墩柱上浮，在此过程利用摄像头对墩柱的外观进行摄像检测。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：将摄像头安装在气囊组件，通过对气囊组件进行充放气实现气囊组件的上升与下沉，进而利用摄像头完成对墩柱的外观检测，不仅增强了检测过程中的安全性，而且具有结构简单，检测效率高的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的水下桥墩检测系统结构示意图；
图2是本发明实施例涉及的气囊组件结构示意图；
图3是本发明实施例涉及的悬停组件示意图；
其中：1、气囊组件；101、气囊；102、刚性套体；1021、金属网；1022、金属薄片；2、充放气系统；201、气管；202、气泵；3、摄像头；4、墩柱；5、支撑杆；6、走行滑轮；7、吸盘；8、线性驱动机构；9、推进器；10、安全绳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参见图1，本申请实施例提供的水下桥墩检测系统,包括气囊组件1、充放气系统2、摄像头3以及显示屏，气囊组件1套设在待检测的水下桥墩的墩柱4外，充放气系统2与气囊组件1连接，用于给气囊组件1充气或放气，以实现气囊组件1的上浮或下沉，摄像头3固定设置在气囊组件1上，且镜头对准墩柱4，从而实现对墩柱4的外观摄像，显示屏与摄像头3通信连接，用以显示摄像头3采集的图像信息。
本实施例中，将摄像头3安装在气囊组件1，通过对气囊组件1进行充放气实现气囊组件1的上升与下沉，进而利用摄像头3完成对墩柱4的外观检测，不仅增强了检测过程中的安全性，而且结构简单，检测效率高。
具体的，摄像头3围绕墩柱4均布布置多个，至于摄像头3的具体数量，本领域技术人员可以根据墩柱4的大小进行适应性调整，只需要保证摄像头3能够全面覆盖墩柱4即可。
参见图1-图3，在一些实施例中，在气囊组件1与墩柱4之间还均匀布置有若干水平设置的支撑杆5，每根支撑杆5的一端与气囊组件1固定连接，另一端通过走行滑轮6抵靠在墩柱4上，通过在气囊组件1与墩柱4之间设置支撑杆5，可以防止气囊组件1在水流作用下左右偏摆，影响摄像效果。此外，为方便气囊组件1的安装，在气囊组件1上还可以设置驱动支撑杆5朝向墩柱4移动的线性驱动元器件，气囊组件1安装时，利用线性驱动元器件带动支撑杆5回退，实现行走滑轮回收，以利于气囊组件1在墩柱4上的安装，当安装完成后，利用线性驱动元器件带动行走滑轮靠近墩柱4，实现导向。
参见图2，具体的，气囊组件1包括气囊101以及套在气囊101外的刚性套体102，支撑杆5固定设置在刚性套体102上，走行滑轮6与支撑杆5之间还连接有弹性元件，利用弹性元件使得走行滑轮6具有一定的伸缩波动量，以保证气囊组件1走行过程中不被卡死。
其中，气囊的形状依据墩柱4横断面形状的不同而有所改变，如本实施例中，针对圆柱形墩柱4，气囊设计为环形气囊；当针对方形墩柱4时，气囊可以对应设计为方形气囊。
具体的，充放气系统2包括气管201和气泵202，气泵202通过气管201与气囊连接，通过气泵202向气囊101中充放气，在气管201上还可以设置控制阀门。
参见图1和图3，可以理解的是，在另一些实施例中，该检测系统还包括使气囊组件1保持悬停的悬停组件，该悬停组件连接在气囊组件1与墩柱4之间，悬停组件包括围绕墩柱4设置的若干吸盘7以及带动吸盘7吸附或松开墩柱4的线性驱动机构8，线性驱动机构8则直接固定设置在气囊组件1的刚性套体102上。
本实施例中，通过在气囊组件1与墩柱4之间设置悬停组件，当检测到墩柱4存在异常时，通过线性驱动机构8带动吸盘7吸附在墩柱4上，利用吸盘7提供的吸附力，将气囊组件1悬停在墩柱4存在异常的位置，进而可以利用摄像头3对该异常部位进行详细检测。其中，线性驱动机构8可以采用诸如液压缸或线性电机等机构。
这里需要解释说明的是，在实际使用过程中，也可以不设置悬停组件，直接通过对气囊充气量的控制，使气囊组件1保持悬停，但是这种方式，对控制精度要求，而且也易受到水流波动的影响。
参见图3，本实施例中，吸盘7采用摩擦吸盘7，利用线性驱动机构8对吸盘7施加压力，利用吸盘7与墩柱4间的摩擦力将吸盘7固定在墩柱4上。可以理解的是，在实际应用中，吸盘7可以采用负压吸盘7，利用离心泵或离心风机将吸盘7内的水抽出，形成局部负压，从而将吸盘7牢固吸附在墩柱4上。可以理解的是，为保持结构的紧凑性，液压缸或线性电机的活塞杆可以设置成中空，活塞杆套在支撑杆5外，并可以相对支撑杆5轴向滑动。
参见图1，在一些实施例中，在气囊组件1的底部还设有给予气囊组件1向上推力的推进器9，通过气囊的充气与放气，改变整个检测系统的浮力，推进器9辅助其运动，从而保证整个系统竖向运动中的平稳性。
具体的，推进器9包括螺旋桨以及驱动螺旋浆转动的驱动元件，驱动元件可以采用电机或液压马达等，利用螺旋桨产生向上的推进力，使系统通过走行滑轮6沿墩柱4上升，通过改变螺旋桨的转速以及刚性套体102内嵌的气囊提供的浮力控制，实现气囊组件1沿桥墩的竖向移动。进一步的，螺旋桨设置于刚性套体102底部，3个螺旋桨呈等腰三角形分布，桨面垂直向下，辅助气囊组件1进行竖直方向运动，保持平稳。
需要解释的是，在实际应用中，该系统还包括检测船，检测船上设有电脑和充放气系统2，摄像头3、线性驱动机构8、气泵以及驱动元件均通过无线或有线的方式与电脑通信连接，并接受电脑中控制系统的控制。
本实施例中，通过气囊组件1移动上升过程中，摄像头3对墩柱4进行全程摄像，图像可实时传输至接收终端，也即电脑，检测人员坐在检测船即可实现墩柱4的外观检测，检测安全性高，同时也方便气囊组件1的回收与安放。
在一些实施例中，气囊与刚性套体102内壁通过挂钩相连，刚性套体102由金属网1021(远离桥墩一侧)和金属薄片1022(靠近桥墩一侧)焊接而成，刚性套体102分为两个半圆形环，端部通过螺栓连接可拆卸，提高检测系统的便携性。
此外，在检测船与气囊组件1之间还可以设置安全绳10，安全绳10的一端固定连接于刚性套体102上，另一端固定连接于检测船或岸上，当检测系统出现故障时，可通过安全绳10将气囊组件1拉出水面，为检测系统的检测过程提供安全保障。
参见图1-图3，本申请实施例另一方面还提供一种采用上述水下桥墩检测系统的水下桥墩检测方法，通过气囊101、螺旋桨和走行滑轮6的共同作用，使整个检测系统沿桥墩做竖向运动，摄像头3安装于气囊组件1上，对桥墩进行摄像采集墩柱4的图像数据，并传输到电脑，电脑中图形分析模块分析桥墩的健康状况，对桥墩损伤处，通过线性驱动机构8带动吸盘7朝向墩柱4运动，利用吸盘7与桥墩表面挤压摩擦，使气囊组件1悬停，实现对损伤部位的详细检测。由于本实施例水下桥墩检测方法采用了上述所有实施例水下桥墩检测系统的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。
具体的，在固定好刚性套体102后，由滑轮借助气囊组件1自身重力引导气囊组件1自上而下平稳滑向桥墩底部，当需要停下勘探时，检测船上进行观测的观察员通过操作线性驱动机构8的控制器，控制线性驱动机构8带动吸盘7朝向墩柱4移动，并挤压墩柱4产生摩擦阻力，达到气囊组件1制动使检测系统悬停的目的。当下一个检测部位需要检测时，通过控制器控制吸盘7收回为初始值，滑轮恢复原位，气囊组件1继续移动。
在检测装置移动过程中，装载在平台上的四个无线传输摄像头3将清晰稳定的图像传回检测船上的电脑中，通过观察员的实时观测以及检测系统自动对桥墩病害图像的比对，精准定位可能存在病害的桥墩受损位置。
为了保证能对桥墩进行多方位的检测，宜在检测图像拍摄的开始，设置一个完整的坐标系图，当设置好水平起点的坐标后再开始检测，检测过程中应对不同检测位置的坐标在坐标图上进行填写，避免重复坐标的出现，并及时记录被检测到的桥墩受损部位。
本申请实施例通过气囊、螺旋桨以及走行滑轮6，实现检测系统沿桥墩的竖向移动，相比于人工检测，增强了检测过程中的安全性，提高检测的效率；相比水下机器人，检测装置在水流作用下更加稳定，摄像效果更加清晰。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.水下桥墩检测系统,其特征在于，包括：
气囊组件(1)，套设在待检测的水下桥墩的墩柱(4)外；
充放气系统(2)，与所述气囊组件(1)连接，用于给所述气囊组件(1)充气或放气，以实现所述气囊组件(1)的上浮或下沉；
摄像头(3)，固定设置在所述气囊组件(1)上，且镜头对准所述墩柱(4)；
显示屏，与所述摄像头(3)通信连接，用以显示摄像头(3)采集的图像信息。
2.根据权利要求1所述的水下桥墩检测系统,其特征在于：所述气囊组件(1)与所述墩柱(4)之间还均匀布置有若干水平设置的支撑杆(5)，每根所述支撑杆(5)的一端与所述气囊组件(1)固定连接，另一端通过走行滑轮(6)抵靠在所述墩柱(4)上。
3.根据权利要求1或2所述的水下桥墩检测系统,其特征在于：所述气囊组件(1)与所述墩柱(4)之间连接有使所述气囊组件(1)保持悬停的悬停组件；
所述悬停组件包括围绕所述墩柱(4)设置的若干吸盘(7)以及带动所述吸盘(7)吸附或松开所述墩柱(4)的线性驱动机构(8)，所述线性驱动机构(8)固定设置在所述气囊组件(1)上。
4.根据权利要求1或2所述的水下桥墩检测系统,其特征在于：所述摄像头(3)围绕所述墩柱(4)均布布置多个。
5.根据权利要求1或2所述的水下桥墩检测系统,其特征在于：所述气囊组件(1)的底部还设有给予所述气囊组件(1)向上推力的推进器(9)。
6.根据权利要求5所述的水下桥墩检测系统,其特征在于：所述推进器(9)包括螺旋桨以及驱动所述螺旋浆转动的驱动元件。
7.根据权利要求1或2所述的水下桥墩检测系统,其特征在于：该系统还包括检测船，所述显示屏和充放气系统(2)均设置于所述检测船上。
8.根据权利要求7所述的水下桥墩检测系统,其特征在于：所述气囊组件(1)与所述检测船之间连接有安全绳(10)。
9.根据权利要求1或2所述的水下桥墩检测系统,其特征在于：所述气囊组件(1)包括气囊(101)以及套在所述气囊(101)外的刚性套体(102)。
10.采用权利要求1-9任一项所述水下桥墩检测系统的水下桥墩检测方法，其特征在于，包括：利用充放气系统(2)，对气囊组件(1)放气，使得气囊组件(1)通过自重沿水下桥墩的墩柱(4)下沉；当到达桥墩底部后，利用充放气系统(2)对气囊组件(1)进行充气，使得气囊组件(1)顺着墩柱(4)上浮，在此过程利用摄像头(3)对墩柱(4)的外观进行摄像检测。
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