一种伸缩缝养护时机精准决策系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种伸缩缝养护时机精准决策系统及方法，属于公路、市政道路、桥梁检测技术领域。该决策系统包括驱动行走系统、数据采集模块和分析决策系统；所述数据采集模块包括高清图像采集装置、激光位移测试装置、红外感温装置、无线传输模块、控制系统和储存模块；分析决策系统通过数据分析，判定出伸缩缝的病害类型；综合计算得出是否需要进行维修或者更换，如果需要维修，精准分析出维修内容，并根据桥梁或路段编号和伸缩缝位置编号，获取伸缩缝信息；然后根据伸缩缝的病害类型，计算出维修或更换伸缩缝的破损体积和原料用量。本发明专利技术能实时动态准确采集伸缩缝各种病害，实现动态监控和预警。和预警。和预警。

【技术实现步骤摘要】
一种伸缩缝养护时机精准决策系统及方法


[0001]本专利技术属于公路、市政道路、桥梁检测
，涉及一种伸缩缝养护时机精准决策系统及方法。

技术介绍

[0002]公路、市政道路或桥梁建成投入使用后，必须定期做常规检测，用来保障交通安全。公路、市政道路或桥梁的常规检测包含了对公路、市政道路或桥梁伸缩缝的检测。
[0003]目前没有专门针对桥梁伸缩缝养护时机的决策系统。现有养护方法通过人工检测桥梁伸缩缝病害，人工判断更换部件的时机，然后去查询构件型号等等。目前没有专门针对桥梁伸缩缝养护时机的决策系统。
[0004]现有的检测方法有如下缺陷：(1)养护检查频率比较低；(2)每一年评定一次；(3)日常养护时人工检查，考虑到安全问题一般到伸缩缝中间进行长时间病害精细化检查，有时候病害难以及时发现；(4)养护人员无法直接伸缩缝的型号、更换工艺、预估造价、材料储备情况等等。
[0005]因此，亟需一种新的一种伸缩缝养护时机精准决策系统及方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种伸缩缝养护时机精准决策系统及方法，实现常态化监测，通过激光扫描对不同部位的损坏准确采集；减少人工日常检查时的安全风险；提高病害采集频率和效率，降低人工成本；准确提供不同构件的养护方案；减少材料浪费，减少不必要的工作内容，节约工程成本；减少病害误判；预测并及时准确得到处治方案。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种伸缩缝养护时机精准决策系统，包括驱动行走系统、数据采集模块和分析决策系统；所述数据采集模块包括高清图像采集装置、激光位移测试装置、红外感温装置、无线传输模块、配电装置、控制系统、可移动储存模块、USB装置、远程控制系统等；所述驱动行走系统包括可拆卸可支撑架、固定活动弹簧、驱动装置、侧向轮、驱动轮、台座等。
[0009]所述数据采集模块固定在驱动行走系统上，通过调节高清图像采集装置、激光位移测试装置和红外感温装置的支撑高度和摆动角度，采集伸缩缝的图像、激光测量数据和红外感温数据；所述分析决策系统根据采集的伸缩缝图像、激光测量数据和红外感温数据进行计算分析，判定出伸缩缝的病害类型和严重程度，得出养护维修方案和施工方法建议。
[0010]如果不将本专利技术决策系统放在护栏上，可将可拆卸支架拆除，直接放在路面上行走检测。
[0011]进一步，可将驱动轮设置成可转向方案；或者将驱动轮和侧向轮替换为履带式驱动行走系统。
[0012]进一步，所述数据采集模块采集数据的步骤包括：首先调节数据采集模块的支撑高度和摆动角度，然后通过高清图像采集装置拍摄不同角度的伸缩缝画面；通过激光位移
测试装置检测伸缩缝宽度，同时检测伸缩缝止水带破损情况和堵塞情况；通过红外感温装置检测伸缩缝的温度。
[0013]进一步，所述数据采集模块具有调焦功能，包括自动模式或人工模式；其中，自动模式是通过激光扫描，发现异常信息时，配合高清图像采集装置，自动调整焦距，将实时画面传输到远程控制系统，不进行人工操作也能自动拍照分类存储到相应文件夹。
[0014]进一步，所述驱动行走系统能在防撞护栏或平地上行走。
[0015]进一步，所述分析决策系统通过数据分析，首先判定出伸缩缝的病害类型和对应每种病害的评定得分；然后根据各种病害的评定得分计算得出综合评定得分；最后根据综合评定得分得出伸缩缝的养护时机及维修或更换内容，并根据桥梁或路段编号和伸缩缝位置编号，获取伸缩缝信息；另外，再根据每种病害的评定得分，计算出维修或更换伸缩缝的破损体积和原料用量。
[0016]进一步，所述分析决策系统还能根据红外感温装置检测的伸缩缝温度，以及规范(《公路桥涵设计通用规范》和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》)中相应参数和公式计算出实际伸缩量，并和设计伸缩量进行对比，分析评价伸缩装置工作状态是否正常。
[0017]如图11所示，伸缩缝高度差H的计算公式为：
[0018]H＝cosβ3·
(l5‑
l6)
[0019]其中，l5、l6分别为激光位移测试装置到伸缩缝最低处和最高处的距离，β3为激光射出方向与竖直方向之间的夹角；
[0020]如图10所示，混凝土破损面积A的计算公式为：
[0021]A＝bL＝b(sinβ1l1‑
sinβ2l2)
[0022]其中，L为混凝土破损区段的长度，b为伸缩缝单侧锚固区的宽度，l1、l2分别为激光位移测试装置到破损区段长度方向两端的距离；β1、β2分别为激光射出方向与竖直方向之间的夹角；
[0023]伸缩缝变形量的计算方法为：
[0024]①
温度上升引起的伸缩缝伸长量的计算公式为：
[0025][0026]其中，α
c
为梁体混凝土材料线膨胀系数，l为一个伸缩缝装置伸缩量所采用的梁体长度，视桥梁长度分段及支座布置情况而定；T
max
为当地最高有效气温值，T为红外感温装置测得的当前温度；
[0027]②
温度下降引起的伸缩缝收缩量的计算公式为：
[0028][0029]其中，T
min
为当地最低有效气温值；
[0030]③
伸缩缝闭口量C
+
的计算公式为：
[0031][0032]其中，β为伸缩装置伸缩量增大系数；
[0033]④
伸缩缝开口量C
‑
的计算公式为：
[0034][0035]⑤
判断：
[0036]若伸缩缝宽度实际测试值C<C
+
，则不满足伸缩缝宽度要求，即宽度过窄，容易抵死，应更换；
[0037]若伸缩缝宽度实际测试值C>C
+
，则伸缩缝宽度过宽，存在安全风险，应更换。
[0038]所述分析决策系统还能采集动态数据，实时获取车辆行驶时伸缩缝的变形量，及时预测伸缩缝的病害情况。
[0039]所述分析决策系统还能根据多次伸缩缝病害的发展变化规律，得出病害发展趋势分析报告，预测安全风险，得到预防性养护建议等等。
[0040]进一步，判定出的伸缩缝病害类型包括：伸缩缝凹凸不平、锚固区缺陷、橡胶条破损或伸缩缝失效，对应的评分为U1～U4；
[0041]综合评定得分的计算公式为：
[0042]当U
i
≤60分，养护时机为：对应病害类型进行单项评估和维修；
[0043]当75<D≤100分，养护时机为：日常养护；
[0044]当50<D≤75分，养护时机为：加强巡查，观察病害发展情况，根据病情情况适时进行局部维修；
[0045]当0<D≤50分，养护时机为：进行安全影响和综合评估，判断更换必要性，如不必更换，及时进行病害维修处治；
[0046本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伸缩缝养护时机精准决策系统，其特征在于，该决策系统包括驱动行走系统、数据采集模块和分析决策系统；所述数据采集模块包括高清图像采集装置、激光位移测试装置、红外感温装置、无线传输模块、控制系统、储存模块；所述数据采集模块固定在驱动行走系统上，通过调节高清图像采集装置、激光位移测试装置和红外感温装置的支撑高度和摆动角度，采集伸缩缝的图像、激光测量数据和红外感温数据；所述分析决策系统根据采集的伸缩缝图像、激光测量数据和红外感温数据进行计算分析，判定出伸缩缝的病害类型和严重程度，得出养护维修方案和施工方法建议。2.根据权利要求1所述的伸缩缝养护时机精准决策系统，其特征在于，所述数据采集模块采集数据的步骤包括：首先调节数据采集模块的支撑高度和摆动角度，然后通过高清图像采集装置拍摄不同角度的伸缩缝画面；通过激光位移测试装置检测伸缩缝宽度，同时检测伸缩缝止水带破损情况和堵塞情况；通过红外感温装置检测伸缩缝的温度。3.根据权利要求1或2所述的伸缩缝养护时机精准决策系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括远程控制系统。4.根据权利要求1所述的伸缩缝养护时机精准决策系统，其特征在于，所述驱动行走系统能在防撞护栏或平地上行走。5.根据权利要求1所述的伸缩缝养护时机精准决策系统，其特征在于，所述分析决策系统通过数据分析，首先判定出伸缩缝的病害类型和对应每种病害的评定得分；然后根据各种病害的评定得分计算得出综合评定得分；最后根据综合评定得分得出伸缩缝的养护时机及维修或更换内容，并根据桥梁或路段编号和伸缩缝位置编号，获取伸缩缝信息；另外，再根据每种病害的评定得分，计算出维修或更换伸缩缝的破损体积和原料用量。6.根据权利要求2所述的伸缩缝养护时机精准决策系统，其特征在于，所述分析决策系统还能根据红外感温装置检测的伸缩缝温度，以及规范中相应参数和公式计算出实际伸缩量，并和设计伸缩量进行对比，分析评价伸缩装置工作状态是否正常；伸缩缝高度差H的计算公式为：H＝cosβ3·
(l5‑
l6)其中，l5、l6分别为激光位移测试装置到伸缩缝最低处和最高处的距离，β3为激光射出方向与竖直方向之间的夹角；混凝土破损面积A的计算公式为：A＝bL＝b(sinβ1l1‑
sinβ2l2)其中，L为混凝土破损区段的长度，b为伸缩缝单侧锚固区的宽度，l1、l2分别为激光位移测试装置到破损区段长度方向两端的距离；β1、β2分别为激光射出方向与竖直方向之间的夹角；伸缩缝变形量的计算方法为：
①
温度上升引起的伸缩缝伸长量的计算公式为：其中，α
c
为梁体混凝土材料线膨胀系数，l为一个伸缩缝装置伸缩量所采用的梁体长度；T
max
为当地最高有效气温值，T为红外感温装置测得的当前温度；
②
温度下降引起的伸缩缝收缩量的计算公式为：
其中，T
min
为当地最低有效气温值；
③
伸缩缝闭口量C
+
的计算公式为：其中，β为伸缩装置伸缩量增大系数；
④
伸缩缝开口量C
‑
的计算公式为：
⑤
判断：若伸缩缝宽度实际测试值C＜C
+
，则不满足伸缩缝宽度要求，即宽度过窄，容易抵死，应更换；若伸缩缝宽度实际测试值C＞C
+
，则伸缩缝宽度过宽，存在安全风险，应更换。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛顺超，徐霈，张东长，袁明园，王火明，阎宗岭，李聪，林俊，李菁若，刘贵蜀，周启伟，陈飞，徐周聪，龙丽琴，伍杰，赵梦珍，
申请(专利权)人：招商局重庆交通科研设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：