基于中医方法的桥梁安全巡检系统及诊断方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于中医方法的桥梁安全巡检系统及诊断方法，包括用于采集连续采集桥面形态图像、振动时程特性信号数据和结构音频时程特性信号数据的信息采集单元以及用于接收信息采集单元传来的数据信息数据，并综合分析判断桥梁安全状态中央处理单元；本发明专利技术通过监测系统获取桥梁桥面面相、动态响应、声音分布数据，类似于在中医理论的望闻问切，综合分析桥梁的安全状态，用于替代现有的结构安全检查工作，可以有效提高巡检效率，降低人工参与的强度，还能在较短的时间内全方位实现检查；不但可通过该系统返回的图像信息经图像学形态算法分析处理后直接观察发现结构的表面缺陷，还依据危及结构安全的病害则必然导致结构形态发生变化这一规律，通过历次检测得到桥梁面相(结构表观)变化监测的分析比较来判别当前结构的安全性。

Bridge safety inspection system and diagnosis method based on traditional Chinese Medicine

The invention discloses a bridge safety inspection system and a diagnosis method based on traditional Chinese medicine, including an information acquisition unit for collecting continuous bridge deck shape image, vibration time history characteristic signal data and structural audio time history characteristic signal data, and a data information data received from an information acquisition unit. The central processing unit for comprehensive analysis and judgment of bridge safety state; The present invention obtains the data of bridge deck face, dynamic response and sound distribution by monitoring system, which is similar to the expectation and interrogation of traditional Chinese medicine theory, and comprehensively analyses the safety state of bridge, which can be used to replace the existing structural safety inspection work, and can effectively improve patrol inspection. Efficiency, reduce the intensity of manual participation, but also in a relatively short period of time to achieve all-round inspection; not only can the image information returned by the system be directly observed after image morphology algorithm analysis and processing to find structural surface defects, but also according to the disease endangering structural safety, it will inevitably lead to structural morphology changes. Regularity, through the analysis and comparison of bridge surface (structure appearance) change monitoring obtained by previous detection to judge the safety of the current structure.

【技术实现步骤摘要】
基于中医方法的桥梁安全巡检系统及诊断方法
本专利技术涉及一种土木工程检测领域，结合了传感技术、信息工程、机械工程、人工智能多学科，特别涉及一种基于中医方法的桥梁安全巡检系统及诊断方法。
技术介绍
桥梁是道路交通的主要组成部分，一旦建成投入使用后，在其服役期内除了建造材料自身性能会不断退化外，还不可避免地会受到车辆荷载、环境荷载、地震荷载、人为因素等的反复作用，对结构产生不同程度的损伤，材料老化和损伤积累致使结构性能不断退化，可能导致突发局部或整体破坏灾难。因此经济、方便、可信、全息并吻合未来发展趋势的桥梁安全检测装备和诊断方法是国内外桥梁界的共同追求。现有技术中，针对桥梁结构的安全检查大致可划分为经常性安全检查、定期检查和特殊检查。定期检侧和特殊检查通常指借助专用装备到基础设施结构物周边对主体结构进行近距观察和测试，这种检查被认为是切实有效的，但通常所需费用较高并会影响基础设施的正常使用，检测频率一般为2-6年一次；为确保相邻两次定期检查之间的桥梁运营安全，要求每月至少进行一次桥梁的经常性检查，在实施上通常为采用人工在结构物上的巡视或用望远镜对结构物作远距离观察，因受检查手段、从业人员的数量和素质的限制，仅凭感性认识，缺乏可量化的数据资料，难以及时准确获知结构物的安全状态，致使结构的经常性检查多为有形无实。目前，以传感器为基础的结构长期健康监测系统在大型桥梁健康监测的应用越来越多，将数量庞大的位移计、应变计、倾斜仪、温度计、湿度计、加速度计、裂缝监测、计重器等传感器件直接安装在结构物上，以实现对结构的静、动力特性变化和损伤监测。这样的监测手段基本上是一结构一系统的直接测量，优点是可能全时掌握结构的信息，但其存在系统建设成本高、耗费人力财力，传回数据置信度不高、数据的漂移和噪声现象严重、海量数据难以处理，仅能量测结构上有限的传感器安装点处的有限信息等缺点，并且该系统所含监测原件的使用寿命一般在5-10年，而桥梁的正常使用年限在50-100年，该监测系统难以满足结构健康监测的长期使用需求，更换监测原件和维护系统正常工作难度大、费用高。综上所述，目前所采用的桥梁结构安全监测的方法、手段、装备、人员及有效检测频次远不能满足基础设施的实际需求，因此针对量大面广的桥梁安全检查，迫切需要寻找一种经济、方便、可信、全息并吻合未来发展趋势的桥梁安全检测装备和诊断方法以切实有效把握桥梁安全状态，预防灾害事故发生。
技术实现思路
有鉴于此，借助中医望闻问切的理念，本专利技术的目的是提供一种基于中医方法的桥梁安全巡检系统及方法，以实现经济、方便、可信、全息的桥梁安全巡检，建立桥梁服役期的形态、声音、振动特性与运营状况健康档案数据库，实现结构安全状态的可追踪和可回溯，基于历次桥梁形态、声音、振动特性数据的人工智能分析比较，全面准确掌握结构的安全状态，实现现役结构检测与评估、养护和管理的规范化、流程化和智能化。本专利技术的基于中医方法的桥梁安全巡检系统，包括：安装于一行走车上的信息采集单元，用于采集下列信息数据：a.连续采集桥面形态图像，用于拼接获得桥面空间曲面形态数据；b.采集所述行走车通过桥梁的振动时程特性信号数据；c.采集所述行走车通过桥梁的音频时程特性信号数据；安装于所述行走车的中央处理单元，用于接收信息采集单元传来的数据信息数据，并综合分析判断桥梁安全状态。进一步，所述信息采集单元包括安装于行走车上的下列部件：用于连续采集桥面形态图像的数码相机；用于采集所述行走车通过桥梁时桥梁的振动特性信号数据的振动信号传感器；用于采集行走车通过桥梁时的桥梁结构音频时程特性信号数据的声波信号传感器。进一步，所述信息采集单元包括安装于行走车上的下列设备：分别用于采集环境照度、温度、湿度和地理坐标信息数据的光照传感器、温度传感器、湿度传感器和定位仪；用于采集桥梁空间结构形态影像数据的航拍设备。进一步，还包括安装于行走车上的加载装置和振动发生装置；所述振动信号传感器设置于行走车轮轴，声波信号传感器设置于车辆下部靠近桥面处。进一步，所述行走车上还安装有同步标记投射装置，包括驱动组件和标记产生组件，标记产生组件包括光源，所述光源可投射特定形状的标记在桥面，并在行走车行走时，在驱动组件的同步驱动下，所述特定形状的标记在桥面上的位置不变。进一步，所述光源为激光光源，所述激光光源排列成所述特定形状形成一个激光光源组；所述驱动组件包括一可被驱动转动的转轴，所述激光光源组设置在转轴上，在行走车行走时，转轴同步转动，所述激光光源组投射至桥面上的特定形状的标记在桥面上的位置不变；或者，所述驱动组件包括对应于激光光源组的每个激光光源设置的驱动件，在行走车行走时，该驱动件驱动对应的激光光源同步动作，使所述激光光源投射至桥面的点位置不变，使得所述激光光源组投射至桥面上的特定形状的标记在桥面上的位置不变。本专利技术还公开了一种基于中医理论的桥梁检测诊断方法，包括下列步骤：a.驱动所述的桥梁安全巡检系统沿桥梁行走，获取桥梁的桥面空间曲面形态数据、行走车通过桥梁的振动时程特性信号数据和音频时程特性信号数据；b.设定周期内重复步骤a；c.对历次步骤a所获得的数据进行分析对比，评价桥梁的安全状态。进一步，步骤a中，桥面空间曲面形态数据通过下列步骤实现：Ⅰ沿桥梁纵向连续采集桥面形态图像；Ⅱ将步骤Ⅰ中连续采集的桥面形态图像拼接，获得桥面空间曲面图像，从而获得桥面空间曲面形态数据；步骤a中，在获取桥梁的桥面空间曲面形态数据、桥梁的振动时程特性信号数据和音频时程特性信号数据时，同时记录数据获取时间和地理坐标信息数据，以及采集环境照度、温度、湿度；步骤a中，还获取桥梁空间结构形态影像数据。进一步，步骤a中，在获取桥梁的桥面空间曲面形态数据、桥梁振动时程特性信号数据和桥梁结构音频时程特性信号数据时，可通过对行走车加减载重质量和调控振动发生器来获得不同荷载和振动激励下的桥面形态、桥梁振动及音频时程特性信号数据。进一步，步骤c中，包括：c1将历次获取的桥面空间曲面形态数据与本次数据进行对比，进行桥面空间曲面形态当前状况评价；c2将历次获取的行走车通过桥梁的振动时程信号数据与本次数据进行对比，进行桥梁振动特性当前状况评价；c3将历次获取的行走车通过桥梁的音频时程信号数据与本次数据进行对比，进行桥梁音频特性当前状况评价价；c4将历次获取的桥梁空间结构形态数据与本次数据进行对比，进行桥梁空间结构形态当前状况评价；综合步骤c1、c2、c3和c4的评价结果，对桥梁当前的安全状况进行评价，并对桥梁结构后期的发展趋势进行预测。本专利技术的有益效果：本专利技术的基于中医方法的桥梁安全巡检系统及诊断方法，借助于中医通过对人体望闻问切进行健康诊断的理念，通过车载桥梁数据采集系统获取桥面形态、振动时程特性、声音时程特性、桥梁结构空间形态数据，结合管养单位提供的桥梁管养资料，综合分析上述四类历次数据的变化位置、变化特征及变化程度来获知桥梁结构损伤病害的发生时间、位置及程度，并预期结构安全状态的发展趋势；与现有桥梁检(监)测装备及方法相比，费用最低廉，一辆检测车可负责辖区内数百座桥梁的高频次安全巡检，避免了健康监测一次性安装传感器和常规检测需耗费大量人力物力，具有显著的经济优势；使用最方便，巡检基本不影响桥梁正常运营交通，车载检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于中医方法的桥梁安全巡检系统，其特征在于：包括：安装于一行走车上的信息采集单元，用于采集下列信息数据：a.连续采集桥面形态图像，用于拼接获得桥面空间曲面形态数据；b.采集所述行走车通过桥梁的振动时程特性信号数据；c.采集所述行走车通过桥梁的音频时程特性信号数据；安装于所述行走车的中央处理单元，用于接收信息采集单元传来的数据信息数据，并综合分析判断桥梁安全状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于中医方法的桥梁安全巡检系统，其特征在于：包括：安装于一行走车上的信息采集单元，用于采集下列信息数据：a.连续采集桥面形态图像，用于拼接获得桥面空间曲面形态数据；b.采集所述行走车通过桥梁的振动时程特性信号数据；c.采集所述行走车通过桥梁的音频时程特性信号数据；安装于所述行走车的中央处理单元，用于接收信息采集单元传来的数据信息数据，并综合分析判断桥梁安全状态。2.根据权利要求1所述的基于中医方法的桥梁安全巡检系统，其特征在于：所述信息采集单元包括安装于行走车上的下列部件：用于连续采集桥面形态图像的数码相机；用于采集所述行走车通过桥梁时桥梁的振动特性信号数据的振动信号传感器；用于采集行走车通过桥梁时的桥梁结构音频时程特性信号数据的声波信号传感器。3.根据权利要求2所述的基于中医方法的桥梁安全巡检系统，其特征在于：所述信息采集单元包括安装于行走车上的下列设备：分别用于采集环境照度、温度、湿度和地理坐标信息数据的光照传感器、温度传感器、湿度传感器和定位仪；用于采集桥梁空间结构形态影像数据的航拍设备。4.根据权利要求2所述的基于中医方法的桥梁安全巡检系统，其特征在于：还包括安装于行走车上的加载装置和振动发生装置；所述振动信号传感器设置于行走车轮轴，声波信号传感器设置于车辆下部靠近桥面处。5.根据权利要求2所述的基于中医方法的桥梁安全巡检系统，其特征在于：所述行走车上还安装有同步标记投射装置，包括驱动组件和标记产生组件，标记产生组件包括光源，所述光源可投射特定形状的标记在桥面，并在行走车行走时，在驱动组件的同步驱动下，所述特定形状的标记在桥面上的位置不变。6.根据权利要求6所述的基于中医方法的桥梁安全巡检系统，其特征在于：所述光源为激光光源，所述激光光源排列成所述特定形状形成一个激光光源组；所述驱动组件包括一可被驱动转动的转轴，所述激光光源组设置在转轴上，在行走车行走时，转轴同步转动，所述激光光源组投射至桥面上的特定形状的标记在桥面上的位置不变；或者，所述驱动组件包括对应于激光光源组的每个激光光源设置的驱动件，在行走车行走时...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志祥，周劲宇，楚玺，唐亮，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50