CN116008285A - 一种基于无人船的桥梁检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人船的桥梁检测系统及方法，涉及基于智能设备的桥梁结构检测领域。本发明包括中央控制器，无人船系统，视频传输和拍照系统，航线规划和控制系统以及桥梁缺陷检测和病害标注系统；无人船系统，视频传输和拍照系统，航线规划和控制系统以及桥梁缺陷检测和病害标注系统均与所述中央控制器连接。本发明将无人船设备应用到桥梁结构检测中，通过无人船的自动巡检、自动拍照、三维建模、智能识别、人工干预、报告生成，实现了桥梁检测过程和成果整理的自动化和规范化，提高桥梁检测的效率和质量。

Description

一种基于无人船的桥梁检测系统及方法

技术领域

本发明涉及基于智能设备的桥梁结构检测领域，更具体的说是涉及一种基于无人船的桥梁检测系统及方法。

背景技术

我国的桥梁建设取得了巨大的成就，不仅是世界上桥梁数量最多的国家，桥梁数量超过了100万座，而且世界最大跨径的前十座悬索桥、斜拉桥、钢拱桥，以及前十座最长跨海大桥，中国均占据半壁江山乃至更多，在超大跨径、超高难度的桥梁建设方面取得了重大的成绩。随着经济技术的进一步发展，桥梁工程师的工作重心逐渐从桥梁的设计建造转向运营维护，桥梁的检测、监测、养护、管理受到了更多的重视。

桥梁检测是通过人工目测辅以简单的仪器对桥梁结构的病害进行快速的检查，是保证桥梁正常使用性能和安全性的重要手段。但是传统的桥梁检测由于主要依靠工程师的直接观测，受限于桥梁净空、桥面设备干扰等因素，对于跨河的桥梁，只能依靠桥检车、船只等手段，不仅存在着安全风险，而且存在着效率低、覆盖的范围有限等缺点。特别是对于一些桥下净空小的跨河桥梁，工程师很难进入桥下进行检测。

目前，一些基于无人机的桥梁检测方案逐渐受到重视，但是多数用来解决桥梁的桥面部分的损伤，对于桥梁的梁体和下部结构，受限于GPS信号的问题、无人机在水面掉高的问题和桥下空间狭小的问题，其应用和发展一直受限。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种基于无人船的桥梁检测系统，实现了部分桥梁检测的快速化、自动化，可以有效消除桥下的检测盲区，降低检测成本，提高检测质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于无人船的桥梁检测系统，包括中央控制器，无人船系统，视频传输和拍照系统，航线规划和控制系统以及桥梁缺陷检测和病害标注系统；

无人船系统，视频传输和拍照系统，航线规划和控制系统以及桥梁缺陷检测和病害标注系统均与所述中央控制器连接。

可选的，所述无人船系统包括船体，动力系统和传感定位系统；所述船体上设置有传感定位系统和动力系统；无人船将传感定位系统获得的位置信息和船体的传感器信息传递到航线规划和控制系统，通过接收控制信号并通过动力系统输出动力。

可选的，所述视频传输和拍照系统具有补光系统。

可选的，所述视频传输和拍照系统具有自动转动云台到固定角度进行拍照的功能和定时拍照的功能。

一种基于无人船的桥梁检测方法，利用任意一种所述的基于无人船的桥梁检测系统，包括以下步骤：

步骤一，根据桥梁及附近的地理位置和相关的模型信息，自主规划航线和拍照的记录，对被监测的桥梁和周边的地形环境进行拍照记录；

步骤二，无人船按照既定的路线进行航行，并对桥梁和周边环境进行拍照，对亮度不够的区域进行补光拍照；

步骤三，桥梁缺陷检测和病害标注系统获取到拍摄的桥梁图片，自动建立桥梁和周边环境的模型，并运用识别算法识别在图上对桥梁的缺陷并进行标识，并将识别到的病害标注到生成的模型中，确定病害的具体位置信息；

步骤四，根据生成的附带病害的模型和原始图片，对识别的病害进行逐个检查和核对，并对遗漏的病害进行检查和添加；

步骤五，桥梁缺陷检测和病害标注系统结合步骤四的检测成果，输出桥梁的检测报告。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于无人船的桥梁检测系统及方法，具有以下有益效果：

1.本发明实现了桥梁病害的自动化采集、自动识别和检测报告的自动生成，大幅提高了桥梁检测效率，解决了桥梁检测中效率低、覆盖的范围有限等缺点。

2.无人船自动执行巡航巡检任务，避免了传统监测方式人员工作的安全隐患，同时消除了检测盲区。

3.可以提供报告、模型等多种模式的成果，具有良好的经济效率和社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明桥梁检测系统的组成图；

图2为本发明桥梁检测系统的流程图。

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做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。

本发明实施例公开了一种基于无人船的桥梁检测系统及方法，具体如下：

如图1所示，本发明基于无人船的桥梁监测系统，包括无人船系统A、视频传输和拍照系统B、航线规划和控制系统C、桥梁缺陷检测和病害标注系统D，其中无人机系统A包括船体、动力系统、传感和定位系统，视频传输与拍照系统B包括视频传输、自动拍照、不光照明，航线规划和控制系统包括航线规划和自动控制两部分。

无人船系统A搭载了陀螺仪、加速度传感器、方向传感器、光线传感器等多种传感器，用于提供各种信号给控制终端，来实现船体运动和姿态信息的获取，并以此对船体进行控制。

视频传输和拍照系统B，将摄像头获取的图像通过图传模块实时传输到操作人员的操作平台中，并可以实时控制云台的转动进行多角度的采集和拍摄工作。同时应该具有补光照明系统辅助拍照的功能，在光线条件较差的情况下，可以自动洞开照明系统辅助拍照。而且应该具有根据系统设置，自动转动云台到固定角度进行拍照的功能和定时拍照的功能。

航线规划和控制系统C，不仅包括根据航线规划模块，可以根据桥型、航道形状、周边环境等规划船只的航行轨迹和拍照的记录；而且包括控制系统，既可以根据航线规划的记录进行定时、定点的航行和拍摄，完成检测任务，也可以进行手动的控制航行和拍照计划，还包括自动避障的模块，可以根据船体采集的周边环境信息，对可能发生危险的行为，进行自动避障，以保障无人船系统的整体安全运行。

桥梁缺陷检测和病害标注系统D，是对采集到的照片和照片附带的角度、位置等信息进行处理的软件系统，可以对桥梁的缺陷和病害进行识别并标注信息。并可以输出桥梁的检测报告。

如图2所示，本发明具有以下步骤：

步骤一，根据桥梁及附近的地理位置和相关的模型信息，可以自主规划航线和拍照的记录，对被监测的桥梁和周边的地形环境等进行拍照记录。

步骤二，无人船按照既定的路线进行航行，并对桥梁和周边环境进行拍照，对亮度不够的区域进行补光拍照。

步骤三，桥梁缺陷检测和病害标注系统获取到拍摄的桥梁图片，自动建立桥梁和周边环境的模型，并运用识别算法识别在图上对桥梁的缺陷并进行标识，主要的算法是经过训练的YoloV5等机器视觉模型和部分图像处理算法。最后，将识别到的病害标注到生成的模型中，可以确定病害的具体位置信息。

步骤四，工程师根据生成的附带病害的模型和原始图片，对识别的病害进行逐个检查和核对，并对可能遗漏的病害进行检查和添加。

步骤五，桥梁缺陷检测和病害标注系统结合工程师的检测成果，输出桥梁的检测报告。

本发明实现了桥梁病害的自动化采集、自动识别和检测报告的自动生成，大幅提高了桥梁检测效率，解决了桥梁检测中效率低、覆盖的范围有限等缺点。而且无人船自动执行巡航巡检任务，避免了传统监测方式人员工作的安全隐患，同时消除了检测盲区。同时可以提供报告、模型等多种模式的成果，具有良好的经济效率和社会效益。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种基于无人船的桥梁检测系统，其特征在于，包括中央控制器，无人船系统，视频传输和拍照系统，航线规划和控制系统以及桥梁缺陷检测和病害标注系统；

无人船系统，视频传输和拍照系统，航线规划和控制系统以及桥梁缺陷检测和病害标注系统均与所述中央控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人船的桥梁检测系统，其特征在于，所述无人船系统包括船体，动力系统和传感定位系统；所述船体上设置有传感定位系统和动力系统；无人船将传感定位系统获得的位置信息和船体的传感器信息传递到航线规划和控制系统，通过接收控制信号并通过动力系统输出动力。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人船的桥梁检测系统，其特征在于，所述视频传输和拍照系统具有补光系统。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人船的桥梁检测系统，其特征在于，所述视频传输和拍照系统具有自动转动云台到固定角度进行拍照的功能和定时拍照的功能。

5.一种基于无人船的桥梁检测方法，其特征在于，利用权利要求1-4任意一种所述的基于无人船的桥梁检测系统，包括以下步骤：

步骤一，根据桥梁及附近的地理位置和相关的模型信息，自主规划航线和拍照的记录，对被监测的桥梁和周边的地形环境进行拍照记录；

步骤二，无人船按照既定的路线进行航行，并对桥梁和周边环境进行拍照，对亮度不够的区域进行补光拍照；

步骤三，桥梁缺陷检测和病害标注系统获取到拍摄的桥梁图片，自动建立桥梁和周边环境的模型，并运用识别算法识别在图上对桥梁的缺陷并进行标识，并将识别到的病害标注到生成的模型中，确定病害的具体位置信息；

步骤四，根据生成的附带病害的模型和原始图片，对识别的病害进行逐个检查和核对，并对遗漏的病害进行检查和添加；

步骤五，桥梁缺陷检测和病害标注系统结合步骤四的检测成果，输出桥梁的检测报告。

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