CN206772257U - 一种基于高性能无人机的桥梁结构检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于高性能无人机的桥梁结构检测系统，它包括无人机检测系统、应变检测系统、现场指挥中心和远程数据处理中心组成。所述无人机检测系统和应变检测系统之间采用无线通讯连接，所述现场指挥中心分别与无人机检测系统和远程数据处理中心通过无线通讯连接。具有快捷方便，准确高效，安全可靠适用范围广泛的特点，在不影响交通，降低检测人员安全风险的同时能获得准确的检测资料，确保检测结果的客观性。

Description

一种基于高性能无人机的桥梁结构检测系统

技术领域

本实用新型涉及无人机桥梁检测装置领域，特别是一种基于高性能无人机的桥梁结构检测系统。

背景技术

我国现役桥梁总数接超过100万座，大量桥梁服役年限较长，运营条件差，经常需要进行桥梁结构检测，桥梁结构检测是发现病害类型并进行桥梁测评的工作，包括桥梁定期检查、线形测量及荷载试验。桥梁定期检查以目视检测为主，少量检测仪器为辅，目前，常采用的检测手段是检测人员配合桥梁检测车作业，检测人员通过肉眼观测桥梁各构件是否存在裂缝、蜂窝麻面、露筋等各类缺陷，并记录存在缺陷的构件、缺陷类型、位置；桥面线形测量是在桥面两侧及中线处布置钢钉作为测点，采用水准仪进行检测；荷载试验通常采用百分表测量跨中截面挠度，电阻应变片测定应变，检测完成后再将记录资料交由内页人员整理分析形成报告。

首先，定期检查多采用目测，所得数据信息受到检测人员认识感知的限制，主观性强，难以得到准确的检测资料，且当使用桥梁检测车空中作业时，路面常需半封闭，大大增加了交通压力，检测人员也存在高空作业安全隐患；其次，线形测量前期需在桥面布设并标记测点，在测点上打入钢钉，不但费时费力，还对桥面造成损伤，影响桥梁美观；再次，进行荷载试验时，使用百分表测量挠度常需拉钢丝或者搭架子，极易受到桥下环境条件的影响，对于跨河桥，无法进行直接测量，电阻应变片配合应变测试仪检测前期准备工作繁琐，受到有线传输的限制。整个过程周期长，效率低。

现有的无人机桥梁结构检测技术同样存在不足，第一，拍摄时常搭载单摄像头进行平面拍摄，通过图像确定病害缺陷类型及尺寸，往往会产生很大误差，由于混凝土浇筑的不均匀性、结构表面的污染等也会给图像后期处理带来一定影响；第二，现有的无人机检测技术仅适用于桥梁结构的局部病害检查，无法准确把握整体性能指标，如结构变位；第三，现有的无人机检测技术的适用范围存在一定局限性，在实际工程中，仅凭桥梁定期检查结果不足以评价整座桥梁的技术、运营状况，还需要进行荷载试验。

实用新型内容

为了克服以上困难及缺陷，本专利提出了一种基于高性能无人机的桥梁结构检测系统，具有快捷方便，准确高效，安全可靠适用范围广泛的特点，在不影响交通，降低检测人员安全风险的同时能获得准确的检测资料，确保检测结果的客观性。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种基于高性能无人机的桥梁结构检测系统，其特征在于：它包括无人机检测系统、应变检测系统、现场指挥中心和远程数据处理中心组成。

所述无人机检测系统和应变检测系统之间采用无线通讯连接，所述现场指挥中心分别与无人机检测系统和远程数据处理中心通过无线通讯连接。

所述无人机检测系统包括无人机机身，所述无人机机身上安装有接收飞行指令和应变采集信息的信息接收模块，向现场指挥中心传递信息的信息传递模块，指导飞行路线的GPS导航，用于采集检测信息的双目视觉相机，用于信息储存的信息储存卡，用于采集挠度的高精度激光测距传感器，用于采集位置信息的位置传感器，用于存储信息的信息存储卡，供电电源及补光照明灯。

所述应变检测系统由桥梁各应变控制测点上的应变传感器组成，用于采集各点应变信息并传递给无人机检测系统；

所述现场指挥中心规划飞行路线，并发出起飞指令，同时接收来自无人机检测系统的检测信息并发送至远程数据处理中心；

所述远程数据处理中心接收来自现场指挥中心的检测信息，通过相机标定、图像校正、立体匹配得到准确的信息资料。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的基于高性能无人机的桥梁结构检测系统采用无人机作业，克服了人工目测的局限性、桥梁检测车作业的风险性，检测过程连续准确，快捷方便；

2、采用双目视觉相机采集检测图像信息，通过相机标定、图像校正、立体匹配等图像处理技术处理得到精确的桥梁病害的类型、大小、位置；

3、本实用新型的基于高性能无人机的桥梁结构检测系统采用无人机移动采集桥梁线形测点坐标，省略了前期钢钉定点工作，省时省力，对桥面无损伤；

4、本实用新型的基于高性能无人机的桥梁结构检测系统采用高精度激光测距传感器测量挠度，应变传感器测定应变，克服了有限传输的限制，受桥下环境条件的影响小。

5、本实用新型的基于高性能无人机的桥梁结构检测系统同时适用于桥梁定期检查、桥面线形测量、荷载试验，应用范围广泛。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型系统构造示意图。

图2为本实用新型检测系统信息传递示意图。

图中：无人机机身1、信息接收模块2、信息传递模块3、GPS导航4、双目视觉相机5、信息储存卡6、高精度激光测距传感器7、位置传感器8、供电电源9、补光照明灯10。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

如图1-2，一种基于高性能无人机的桥梁结构检测系统，其特征在于：它包括无人机检测系统、应变检测系统、现场指挥中心和远程数据处理中心组成。

进一步的，所述无人机检测系统和应变检测系统之间采用无线通讯连接，所述现场指挥中心分别与无人机检测系统和远程数据处理中心通过无线通讯连接。

进一步的，所述无人机检测系统包括无人机机身1，所述无人机机身1上安装有接收飞行指令和应变采集信息的信息接收模块2，向现场指挥中心传递信息的信息传递模块3，指导飞行路线的GPS导航4，用于采集检测信息的双目视觉相机5，用于信息储存的信息储存卡6，用于采集挠度的高精度激光测距传感器7，用于采集位置信息的位置传感器8，用于存储信息的信息存储卡6，供电电源9及补光照明灯10。

进一步的，所述应变检测系统由桥梁各应变控制测点上的应变传感器组成，用于采集各点应变信息并传递给无人机检测系统；

进一步的，所述现场指挥中心规划飞行路线，并发出起飞指令，同时接收来自无人机检测系统的检测信息并发送至远程数据处理中心；

进一步的，所述远程数据处理中心接收来自现场指挥中心的检测信息，通过相机标定、图像校正、立体匹配得到准确的信息资料。

本实用新型的工作过程和工作原理：

a、现场指挥中心根据待测桥梁基本资料设计无人机检测系统的飞行轨迹，无人机检测系统待命就位后，向其信息接收模块2发出飞行指令，由电源9供电起飞，GPS导航4指导飞行，无人机检测系统在飞行过程中，若光线不足开启补光照明灯10，双目视觉相机5不断采集检测图像信息并储存于信息储存卡6；整桥定期检查完成后，无人机检测系统返程降落；

b、在待测桥梁桥面上标记线形测点，并在周边的某一基准控制点设置位置传感器，现场指挥中心以该基准控制点为坐标原点建立空间坐标系，然后指挥无人机检测系统起飞，降落至标注的某线形测点，无人机检测系统中的位置传感器8测定该测点的空间坐标并储存于信息储存卡6，现场指挥中心指挥无人机检测系统飞往下一线形测点重复工作，直至所有测点测定完成，无人机检测系统返程降落。

c、进行荷载试验时，桥梁最初处于空载状态，现场指挥中心指挥无人机检测系统飞行至应变检测系统，通过信息接收模块2接收各点应变传感器的应变信息储存于信息储存卡6，然后飞至梁底挠度采集点，在距离梁底挠度采集点一定距离的A点悬停，利用高精度激光测距传感器7采集挠度信息储存于信息储存卡6；

d、待加载物全部加载完成后，无人机检测系统重复采集步骤c中应变、挠度信息，最后返程降落，将上述步骤中采集的所有信息通过信息传递模块3发送给现场指挥中心，现场指挥中心将采集的采集信息转发至远程数据处理中心；

e、远程数据处理中心通过相机标定、图像校正、立体匹配等图像处理技术处理桥梁定期检查图像资料，得到精确的桥梁病害的类型、大小、位置；将桥面线形各测点的位置坐标进行处理后描点分析，与设计值或上次测量值作对比，得到桥面三个方向的偏位信息；整理分析应变、挠度状况值，最终形成桥梁技术状况评定报告、桥面线形测定报告、荷载试验报告。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (4)

1.一种基于高性能无人机的桥梁结构检测系统，其特征在于：它包括无人机检测系统、应变检测系统、现场指挥中心和远程数据处理中心组成；

所述无人机检测系统和应变检测系统之间采用无线通讯连接，所述现场指挥中心分别与无人机检测系统和远程数据处理中心通过无线通讯连接；

所述无人机检测系统包括无人机机身（1），所述无人机机身（1）上安装有接收飞行指令和应变采集信息的信息接收模块（2），向现场指挥中心传递信息的信息传递模块（3），指导飞行路线的GPS导航（4），用于采集检测信息的双目视觉相机（5），用于信息储存的信息储存卡（6），用于采集挠度的高精度激光测距传感器（7），用于采集位置信息的位置传感器（8），用于存储信息的信息储存卡（6），供电电源（9）及补光照明灯（10）。

2.根据权利要求1所述的一种基于高性能无人机的桥梁结构检测系统，其特征在于：所述应变检测系统由桥梁各应变控制测点上的应变传感器组成，用于采集各点应变信息并传递给无人机检测系统。

3.根据权利要求1所述的一种基于高性能无人机的桥梁结构检测系统，其特征在于：所述现场指挥中心规划飞行路线，并发出起飞指令，同时接收来自无人机检测系统的检测信息并发送至远程数据处理中心。

4.根据权利要求1所述的一种基于高性能无人机的桥梁结构检测系统，其特征在于：所述远程数据处理中心接收来自现场指挥中心的检测信息，通过相机标定、图像校正、立体匹配得到准确的信息资料。