用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼制造技术

本发明专利技术涉及桥梁工程维管技术领域，具体地说，涉及用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼。包括仿生机器鱼本体，仿生机器鱼本体内规则布设有动力推进器、控制器、浮力调节器、沉浮气囊、空压机、卫星导航装置、处理器、电源管理器、环形多波束侧扫声呐、两组水下高清摄像头和前视声呐，仿生机器鱼本体外设有设备运输车及其搭载的移动机房和流动卫星基准站。本发明专利技术设计可以实现原地下潜并自主巡检，减小风浪影响，使检测数据更准确可靠；可以获取桥梁水下部分的三维影像和高清实景图像，直观准确判断缺损情况，提高巡检工作效果，降低成本，保障桥梁的安全性能；可以就近获取监测数据并计算，提高工作效率和准确度，便于作业管理，扩展应用场景。用场景。用场景。

【技术实现步骤摘要】
用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼


[0001]本专利技术涉及桥梁工程维管
，具体地说，涉及用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼。

技术介绍

[0002]架设在江河湖海上、使车辆行人等能顺利通行的构筑物为常规意义上的桥梁，因为跨越水域，因此，桥梁总有一部分是淹没在水下的。桥梁属于较大型的建筑，其安全性能关系重大，一旦桥梁出现损坏，往往会造成非常重大的事故。然而，暴露在水面以上部分的桥梁便于进行常规的巡视检查，而桥梁的水下部分则难以进行常规的巡检。目前，一般会采用水下航行器对桥梁水下部分进行巡检，而一般桥梁下方的水流或风浪较大，常规的水下航行器非常容易因风浪影响导致偏离原定航线甚至可能撞上桥墩导致损坏，也会给桥梁水下部分造成二次伤害，而且常规的水下航行器的使用成本高、管理水平低，无法便捷地频繁进行巡检操作。鉴于此，我们提出了用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供了用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述技术问题的解决，本专利技术的目的之一在于，提供了用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼，包括仿生机器鱼本体，所述仿生机器鱼本体包括主壳体，所述主壳体内规则布设有动力推进器、控制器、浮力调节器、沉浮气囊、空压机、深度传感器和卫星导航装置，所述仿生机器鱼本体内还规则布设有处理器、电源管理器、环形多波束侧扫声呐、两组水下高清摄像头和前视声呐，所述仿生机器鱼本体外配套设有设备运输车，所述设备运输车上搭载有移动机房和流动卫星基准站。
[0005]作为本技术方案的进一步改进，所述主壳体的顶端设有鱼鳍空壳，所述主壳体的尾部通过销轴铰接有鱼尾壳体，所述动力推进器安装在所述鱼尾壳体内，所述卫星导航装置安装在所述鱼鳍空壳内，两组所述水下高清摄像头分别设置在鱼眼位置处，所述前视声呐设置在鱼嘴位置处。
[0006]作为本技术方案的进一步改进，所述处理器外通过信号线分别信号连接有配套的存储器和通信模块。
[0007]作为本技术方案的进一步改进，所述移动机房内设有配套的计算主机和显示器，所述计算主机通过云数据库与桥梁资料管理平台无线通讯连接。
[0008]本专利技术的目的之二在于，提供了用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼的巡检系统，该巡检系统装载于所述处理器内，包括
[0009]基建管理单元、功能作业单元、数据处理单元和应用管理单元；所述基建管理单元、所述功能作业单元、所述数据处理单元与所述应用管理单元依次通过网络通信连接；所述基建管理单元用于对加入系统并支撑系统运行的设备装置及算法技术进行连接管理；所
述功能作业单元用于对仿生鱼及其内部实现各类工作功能的设备的作业过程进行集中的调配管理；所述数据处理单元用于对仿生机器鱼在桥梁水下部分日常巡检工作过程中采集的各类数据进行处理分析，并结合桥梁的原始设计数据、往期巡检及修复数据来对桥梁的情况进行多维分析；所述应用管理单元用于对桥梁的性能安全情况进行评估，结合分析结果来制定相应的修复方案，记录修复的工作过程病生成综合的结构报告以便上报反馈；
[0010]所述基建管理单元包括工作设备模块、辅助系统模块、智能传感模块、技术算法模块和无线通讯模块；
[0011]所述功能作业单元包括电源管理模块、运动管理模块、巡检探测模块和实景摄录模块；
[0012]所述数据处理单元包括三维影像模块、图像识别模块、联合对比模块和多维分析模块；
[0013]所述应用管理单元包括安全评估模块、修复方案模块、综合报告模块和上报反馈模块。
[0014]作为本技术方案的进一步改进，所述工作设备模块、所述辅助系统模块、所述智能传感模块、所述技术算法模块与所述无线通讯模块依次通过网络通信连接；所述工作设备模块用于对加入系统的各投入工作以实现各主要功能的基础电子设备进行管控及工作分配；所述辅助系统模块用于载入多种成熟的系统技术来辅助系统各项功能的运行；所述智能传感模块用于通过布设在仿生机器鱼内部的各类具有传感功能的装置来实时采集仿生机器鱼运行过程中外界的状态数据；所述技术算法模块用于载入多种智能技术或算法来支撑系统的精准运作；所述无线通讯模块用于通过多种无线的信号传输/数据传输手段来支撑数据采集及系统运行的需求。
[0015]其中，工作设备包括但不限于：仿生机器鱼及其内部驱动装置(包括机壳、运动控制器、动力推进器、浮力调节器、气囊仓、空压机等)、处理系统(包括处理器、存储器、无线通信模块等)、电源管理器、导航系统装置(卫星导航/惯性导航)、水下高清摄像头、多波束声呐、设备运输车、移动机房、流动卫星基站等。
[0016]其中，辅助系统包括但不限于多波束声呐探测系统、卫星导航系统、惯性导航系统等。
[0017]其中，智能传感装置包括但不限于深度传感器、定位器、摄像头、前视声呐等。
[0018]其中，智能技术算法包括但不限于人工智能技术、图像识别技术、机器学习技术、数据分析技术等。
[0019]其中，无线通讯技术包括但不限于脉冲方波、无线传输技术、无线通信技术等。
[0020]作为本技术方案的进一步改进，所述电源管理模块、所述运动管理模块、所述巡检探测模块与所述实景摄录模块依次通过网络通信连接且并列运行；所述电源管理模块用于对仿生机器鱼内部的电源储能装置的工作过程进行管控、对各用电设备的用电量进行电能分配，实时监测电源的电能余量，并可以在电能余量不足时按照预设程序自动计算最优路径从而返回到指定地点以便进行回收；所述运动管理模块用于通过控制器及多种运动驱动装置对仿生鱼的水中运动过程进行集中的自动化管理，结合桥梁的设计图纸、卫星导航系统统一规划管理机器鱼的进退沉浮及转向的运动过程，实现仿生机器鱼的自动巡航检测，在巡航过程中可通过前视声呐的辅助功能实现自动避障，还可结合深度传感器实时准确地
定位仿生机器鱼的三维位置坐标；所述巡检探测模块用于通过多波束声呐随着仿生机器鱼自动巡航过程中的运动路径依次扫测桥梁水下部分的高精度三维数据以准确探测桥梁受到腐蚀、缺损的实质情况；所述实景摄录模块用于通过水下高清摄像头实时摄录以获取桥梁水下部分的清晰图像从而可以直观地检查桥梁外部肉眼明显可见的缺损问题。
[0021]其中，运动管理过程中，系统可通过处理器自动控制仿生机器鱼的前进、后退、上浮、下沉及转向等动作，仿生机器鱼可以按照设定好的路径进行自主巡航，巡航的路径可以为：紧贴桥梁侧壁直线上浮下潜、沿着桥梁的分布方向进行水平直线的往复巡航、绕着桥墩以螺旋形式进行旋转等。
[0022]其中，实景摄录过程中，因仿生机器鱼内设置两组相反方向的水下高清摄像头，则运行过程中可以根据仿生机器鱼的巡航方式选择只启用其中一组或同时开启两组摄像头，如仿生机器鱼沿着桥梁分布方向往复巡航或绕着桥墩旋转时只需启用靠近桥梁/桥墩方向的摄像头，如仿生机器鱼运行在两组桥墩之间时则需要同时启用两组摄像头。
[0023]作为本技术方案的进一步改进，所述三维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼，其特征在于：包括仿生机器鱼本体(1)，所述仿生机器鱼本体(1)包括主壳体(11)，所述主壳体(11)内规则布设有动力推进器(12)、控制器(13)、浮力调节器(14)、沉浮气囊(15)、空压机(16)、深度传感器(17)和卫星导航装置(18)，所述仿生机器鱼本体(1)内还规则布设有处理器(2)、电源管理器(3)、环形多波束侧扫声呐(4)、两组水下高清摄像头(5)和前视声呐(6)，所述仿生机器鱼本体(1)外配套设有设备运输车(7)，所述设备运输车(7)上搭载有移动机房(8)和流动卫星基准站(9)。2.根据权利要求1所述的用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼，其特征在于：所述主壳体(11)的顶端设有鱼鳍空壳(111)，所述主壳体(11)的尾部通过销轴铰接有鱼尾壳体(112)，所述动力推进器(12)安装在所述鱼尾壳体(112)内，所述卫星导航装置(18)安装在所述鱼鳍空壳(111)内，两组所述水下高清摄像头(5)分别设置在鱼眼位置处，所述前视声呐(6)设置在鱼嘴位置处。3.根据权利要求2所述的用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼，其特征在于：所述处理器(2)外通过信号线分别信号连接有配套的存储器(21)和通信模块(22)。4.根据权利要求3所述的用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼，其特征在于：所述移动机房(8)内设有配套的计算主机(81)和显示器(82)，所述计算主机(81)通过云数据库(83)与桥梁资料管理平台(84)无线通讯连接。5.根据权利要求4所述的用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼，其特征在于：所述仿生机器鱼本体(1)内还配备有巡检系统，该巡检系统装载于所述处理器(2)内，包括基建管理单元(100)、功能作业单元(200)、数据处理单元(300)和应用管理单元(400)；所述基建管理单元(100)、所述功能作业单元(200)、所述数据处理单元(300)与所述应用管理单元(400)依次通过网络通信连接；所述基建管理单元(100)用于对加入系统并支撑系统运行的设备装置及算法技术进行连接管理；所述功能作业单元(200)用于对仿生鱼及其内部实现各类工作功能的设备的作业过程进行集中的调配管理；所述数据处理单元(300)用于对仿生机器鱼在桥梁水下部分日常巡检工作过程中采集的各类数据进行处理分析，并结合桥梁的原始设计数据、往期巡检及修复数据来对桥梁的情况进行多维分析；所述应用管理单元(400)用于对桥梁的性能安全情况进行评估，结合分析结果来制定相应的修复方案，记录修复的工作过程病生成综合的结构报告以便上报反馈；所述基建管理单元(100)包括工作设备模块(101)、辅助系统模块(102)、智能传感模块(103)、技术算法模块(104)和无线通讯模块(105)；所述功能作业单元(200)包括电源管理模块(201)、运动管理模块(202)、巡检探测模块(203)和实景摄录模块(204)；所述数据处理单元(300)包括三维影像模块(301)、图像识别模块(302)、联合对比模块(303)和多维分析模块(304)；所述应用管理单元(400)包括安全评估模块(401)、修复方案模块(402)、综合报告模块(403)和上报反馈模块(404)；该用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼及其巡检系统在运行时，首先由设备运输车将仿生机器鱼运输到待巡检桥梁位置处，将仿生机器鱼置于桥梁水域中，仿生机器鱼在前视声呐、卫星/惯性导航系统共同作用下，通过控制器驱动实现自主巡航运动，仿生机器鱼巡航过程中通过环形多波束声呐实时扫测桥梁水下部分，对声呐数据进行处理后重建桥
梁水下部分实时的三维影像，巡航过程中根据仿生机器鱼的运动路径，启用水下高清摄像头实时摄录桥梁/桥墩的影像并回传到移动机房内，技术人员查看视频图像并人工标注缺损部位，同时处理器通过人工智能技术自动识别图像中可能存在异常的部位，将人工标注和智能识别的部位进行对比分析，通过训练优化提高智能识别的准确度，结合所有数据多维地全面分析缺损目标情况，依照分析结果定制最优的修复计划，并整合巡检全流程的所有数据，生成全面综合的结构性报告以便存档及上报。6.根据权利要求5所述的用于桥梁水下部分日常巡检的仿生机器鱼，其特征在于：所述工作设备模块(101)、所述辅助系统模块(102)、所述智能传感模块(103)、所述技术算法模块(104)与所述无线通讯模块(105)依次通过网络通信连接；所述工作设备模块(101)用于对加入系统的各投入工作以实现各主要功能的基础电子设备进行管控及工作分配；所述辅助系统模块(102)用于载入多种成熟的系统技术来辅助系统各项功能的运行；所述智能传感模块(103)用于通过布设在仿生机器鱼内部的各类具有传感功能的装置来实时采集仿生机器鱼运行过程中外界的状态数据；所述技术算法模块(104)用于载入多种智能技术或算法来支撑系统的精准运作；所述无线通讯模块(105)用于通过多种无线的信号传输/数据传输手段来支撑数据采集及系统运行的需求。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洁雯，高磊，徐滨，
申请(专利权)人：青岛五叠纪智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：