长大桥梁桥塔清水混凝土质量实时智能监控方法与系统技术方案

一种长大桥梁桥塔清水混凝土质量实时智能监控方法与系统，包括：在混凝土浇筑过程中实时采集混凝土电阻率、温度和压强，以及混凝土图像信息；根据混凝土图像信息实时计算混凝土中气泡最大直径、气泡最小直径、气泡数量和气泡像素面积，并根据实时采集的混凝土电阻率、温度和压强预测混凝土成型后的电阻率、温度和压强；在当前控制周期中比对混凝土成型后的电阻率、温度和压强的预测值与期望电阻率、期望温度和期望压强，以及实时计算的气泡最大直径、气泡最小直径、气泡数量和气泡像素面积与期望气泡最大直径、期望气泡最小直径、期望气泡数量和期望气泡像素面积之间的偏差；根据偏差大小控制振捣器捣固混凝土直到偏差达到设定要求。设定要求。设定要求。

【技术实现步骤摘要】
长大桥梁桥塔清水混凝土质量实时智能监控方法与系统


[0001]本专利技术属于土木工程与信息
，涉及到智能建造方法和人工智能方法，特别涉及到一种长大桥梁桥塔清水混凝土质量实时智能监控方法与系统。

技术介绍

[0002]桥塔是桥梁的承重单元，是整座桥梁安全的基础。桥塔常通过清水混凝土浇筑而成，其工艺是在混凝土结构模板上一次性浇筑而成，拆模之后不需要另外加上装饰层，直接将混凝土的表面作为桥梁的外露面。清水混凝土的施工技术要求较高，必须对其施工实行全面操纵才有利于保障清水混凝土的施工质量。因此，对桥塔清水混混凝土质量进行实时智能监控是提升成型桥塔质量、保障桥梁及人员安全的重要基石。
[0003]然而，目前存在的一个突出问题是：现阶段清水混凝土的施工质量判别主要还是依靠人工目测并结合施工经验完成的。这种粗放的人工方式显然存在较大的弊病，不仅稳定性差，精确度低，而且增加了施工人员和技术人员的劳动强度，以及在桥塔浇筑这种特殊作业场景下的危险系数，因而不符合智能建造大背景下对桥塔清水混凝土质量进行标准化、智能化和精细化提升的发展趋势。
[0004]专利文献“CN213749147U”提供了一种在对桥梁道桥进行质量检测时钻孔取样的装置，将桥面的混凝土柱从桥体上切割下来以便进行检测，克服了传统钻孔装置使用时不够稳固，且损坏后更换成本较大的问题。专利文献“CN213705781U”提供了一种桥墩混凝土质量无人机地质雷达检测装置，采用无人机搭载照相机和地质雷达天线，对桥墩混凝土质量进行检测，通过地面人员判别地质雷达图形，为桥墩混凝土质量提供科学和精准的判别，代替现有人工检测，提高桥墩混凝土质量检测的效率及检测精度，提高桥梁检测安全系数，同时降低桥梁检测的成本。专利文献“CN113326550A”公开了一种混凝土预制桥梁的振捣质量的实时检定方法，通过构建振捣时程随机功率谱模型，以及大量合格混凝土预制桥梁的模型参数构建模型参数的合理区间范围以指导待测混凝土预制桥梁的浇筑振捣。专利文献“CN213749147U”、“CN213705781U”中提供的混凝土质量检测装置均是混凝土成型后，属于后验装置，无法对混凝土质量进行实时检测，也欠缺相应的控制措施。专利文献“CN113326550A”中需要构建振捣过程随机功率谱模型，要求施工人员和技术人员具备相应的理论知识基础才能熟练运用该项技术，可能限制了本专利技术的应用。因而，需要另辟蹊径，专利技术新的桥塔清水混凝土质量实时智能监控方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种长大桥梁桥塔清水混凝土质量实时智能监控方法与系统，通过机器视觉、机器学习等人工智能技术与桥塔建造过程的融合，对桥塔清水混凝土施工进行标准化、智能化、精细化的提升，促进建筑装备与技术的升级迭代。
[0006]第一方面，提供一种长大桥梁桥塔清水混凝土质量实时智能监控方法，包括：在长大桥梁桥塔浇筑过程中实时采集清水混凝土电阻率ρ(t)、温度T(t)和压强P(t)，以及清水
混凝土图像；根据所述清水混凝土图像计算清水混凝土中气泡最大直径d
max
(t)、气泡最小直径d
min
(t)、气泡数量N
sum
(t)和气泡像素面积S
pixel
(t)，并根据所述清水混凝土电阻率ρ(t)、温度T(t)和压强P(t)预测清水混凝土成型后的电阻率ρ
set
、温度T
set
和压强P
set
；在当前控制周期中比对所预测的所述清水混凝土成型后的电阻率ρ
set
、温度T
set
和压强P
set
与期望电阻率期望温度和期望压强以及所述清水混凝土中气泡最大直径d
max
(t)、气泡最小直径d
min
(t)、气泡数量N
sum
(t)和气泡像素面积S
pixel
(t)与期望气泡最大直径期望气泡最小直径期望气泡数量和期望气泡像素面积之间的偏差；根据所述偏差控制智能振捣器捣固清水混凝土直到所述偏差达到设定要求。
[0007]第二方面，提供一种长大桥梁桥塔清水混凝土质量实时智能监控系统，包括：
[0008]物理特性数据采集子系统，其在长大桥梁桥塔浇筑过程中实时采集清水混凝土电阻率ρ(t)、温度T(t)和压强P(t)；
[0009]视觉信息采集与处理子系统，其在长大桥梁桥塔浇筑过程中实时采集清水混凝土图像，根据所述清水混凝土图像计算清水混凝土中气泡最大直径d
max
(t)、气泡最小直径d
min
(t)、气泡数量N
sum
(t)和气泡像素面积S
pixel
(t)，并根据所述清水混凝土电阻率ρ(t)、温度T(t)和压强P(t)预测清水混凝土成型后的电阻率ρ
set
、温度T
set
和压强P
set
，在当前控制周期中比对所预测的所述清水混凝土成型后的电阻率ρ
set
、温度T
set
和压强P
set
与期望电阻率期望温度和期望压强以及所述清水混凝土中气泡最大直径d
max
(t)、气泡最小直径d
min
(t)、气泡数量N
sum
(t)和气泡像素面积S
pixel
(t)与期望气泡最大直径期望气泡最小直径期望气泡数量和期望气泡像素面积之间的偏差；以及
[0010]智能振捣器，其根据所述偏差捣固清水混凝土直到所述偏差达到设定要求。
[0011]在上述第一方面和/或第二方面，浇筑模板周围布置有指示灯，所述偏差偏离所述设定要求时所述指示灯点亮。
[0012]在上述第一方面和/或第二方面，清水混凝土中气泡检测方法，包括：对所述清水混凝土图像做灰度化处理得到灰度图；对所述灰度图进行先膨胀再腐蚀的操作得到形态学操作结果图像；用所述形态学操作结果图像减去所述灰度图，并进行取反操作，得到去除水渍后的灰度图；对所述去除水渍后的灰度图使用高斯滤波消除噪声干扰，并做二值化处理；对二值化处理后的图像进行膨胀操作，扩张图像背景，压缩气泡部分；用膨胀前的图像减去膨胀后的图像，定位气泡的位置；应用轮廓查找方法标记图像中的所有气泡，并解析计算气泡的数量和像素面积；输出带气泡位置标记的清水混凝土图像，以及气泡的数量和像素面积。
[0013]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种长大桥梁桥塔清水混凝土质量实时智能监控方法和系统，建立桥塔清水混凝土质量实时智能监控闭环反馈控制模型，在混凝土浇筑过程中，通过比对两组与清水混凝土质量和外观相关的参数，并给振捣器发送振捣或停机指令，实现对桥塔清水混凝土质量和外观的实时闭环控制，以及桥塔清水混凝土施工的标准化、智能化和精细化，有效提升成型桥塔质量和保障桥梁及人员安全。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长大桥梁桥塔清水混凝土质量实时智能监控方法，其特征在于，包括：在长大桥梁桥塔浇筑过程中实时采集清水混凝土电阻率ρ(t)、温度T(t)和压强P(t)，以及清水混凝土图像；根据所述清水混凝土图像计算清水混凝土中气泡最大直径d
max
(t)、气泡最小直径d
min
(t)、气泡数量N
sum
(t)和气泡像素面积S
pixel
(t)，并根据所述清水混凝土电阻率ρ(t)、温度T(t)和压强P(t)预测清水混凝土成型后的电阻率ρ
set
、温度T
set
和压强P
set
；在当前控制周期中比对所预测的所述清水混凝土成型后的电阻率ρ
set
、温度T
set
和压强P
set
与期望电阻率期望温度和期望压强以及所述清水混凝土中气泡最大直径d
max
(t)、气泡最小直径d
min
(t)、气泡数量N
sum
(t)和气泡像素面积S
pixel
(t)与期望气泡最大直径期望气泡最小直径期望气泡数量和期望气泡像素面积之间的偏差；根据所述偏差控制智能振捣器捣固清水混凝土直到所述偏差达到设定要求。2.根据权利要求1所述的长大桥梁桥塔清水混凝土质量实时智能监控方法，其特征在于，清水混凝土中气泡检测方法，包括：对所述清水混凝土图像做灰度化处理得到灰度图；对所述灰度图进行先膨胀再腐蚀的操作得到形态学操作结果图像；用所述形态学操作结果图像减去所述灰度图，并进行取反操作，得到去除水渍后的灰度图；对所述去除水渍后的灰度图使用高斯滤波消除噪声干扰，并做二值化处理；对二值化处理后的图像进行膨胀操作，扩张图像背景，压缩气泡部分；用膨胀前的图像减去膨胀后的图像，定位气泡的位置；应用轮廓查找方法标记图像中的所有气泡，并解析计算气泡的数量和像素面积；输出带气泡位置标记的清水混凝土图像，以及气泡的数量和像素面积。3.根据权利要求1所述的长大桥梁桥塔清水混凝土质量实时智能监控方法，其特征在于，浇筑模板周围布置有指示灯，所述偏差偏离所述设定要求时所述指示灯点亮。4.一种长大桥梁桥塔清水混凝土质量实时智能监控系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珊珊，吴霓，黄国庆，曾亮，杨宇晨，舒文强，刘哲，朱威，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：