橋梁檢測系統的研發與設計

黃小國

遼寧省交通規劃設計院有限責任公司公路養護技術研發中心（110819）

0 引言

為確保橋梁的安全性、可靠性和穩定性，就必須對橋梁開展健康安全檢測工作。橋梁檢測工作可以分為定期性檢查和特殊性檢查。現有的橋梁檢測裝備和技術比較單一，主要是依靠人工進行現場檢查，即檢測人員采用目測或者親自到達橋梁受檢部位進行作業的方式進行檢查。這種方式的不足之處包括：①操作難度大，效率低；②整體性差；③危險系數高；④專業之間的協同性不好，技術溝通難度大[1]。

1 設計目的

橋梁檢測主要是對橋梁的外觀和結構性能進行檢查評定。 通常情況下，結構性能檢查是通過一系列的力學試驗來完成，而外觀檢查主要依靠人工現場檢查，檢測人員通過目測或者親自到達橋梁受檢部位進行作業，依靠輔助工具（如橋檢車、望遠鏡等）來檢測橋梁主要構件是否出現裂縫、開裂破損、露筋銹蝕、支座脫空等病害。這種方式不僅效率低、難度大、危險系數高，而且檢測精度不高。隨著橋梁結構的復雜化，檢測工作的難度逐漸加大，現有的檢測技術手段暴露出越來越多的局限和不足[2]。

為解決現有橋梁檢測技術檢測效率低、檢測精度不高的問題，文章提供一種橋梁檢測系統，通過飛行器上的圖像采集裝置獲取橋梁的局部圖像信息，并通過地面控制終端將該局部圖像信息進行處理，得到橋梁的全景圖像，檢測者能夠通過觀測全景圖像對橋梁進行檢測，提高了橋梁檢測效率。

通過至少4 個基準站接收定位衛星發送的定位信息，并將該定位信息發送給飛控裝置；飛控裝置能夠根據該定位信息，采用預設差分算法確定飛行器的位置信息。一方面能夠提高飛行器的定位精度，保證定位的準確性；另一方面，圖像采集裝置以該位置信息為位置標示，可采集橋梁的局部圖像信息。 通過局部圖像信息便能夠確定圖像的采集位置，方便后續檢測者根據全景圖像對橋梁進行檢測時，準確地確定橋梁的受檢部位[3]。

2 設計內容

文章研發設計了一種橋梁檢測系統，該系統包括：飛行器、分別與飛行器通訊連接的地面控制終端和至少4 個基準站（如圖1 所示）。 飛行器包括飛控裝置和圖像采集裝置；基準站用于接收定位衛星發送的定位信息， 并將定位信息發送給飛控裝置；飛控裝置根據定位信息，采用預設差分算法確定飛行器的位置信息[4]。

圖1 檢測系統示意圖

飛控裝置將位置信息發送給圖像采集裝置，圖像采集裝置接收位置信息，并以位置信息為位置標示，獲取橋梁的局部圖像信息。 圖像采集裝置還將局部圖像信息發送給地面控制終端，地面控制終端根據局部圖像信息，并采用預設圖像算法獲得橋梁的全景圖像。

預設差分算法包括RTK 載波相位差分算法，定位信息包括GPS 信息。圖像采集裝置包括若干圖像采集鏡頭，圖像采集鏡頭設置于飛行器機身的頂部和側面，用于從多個角度獲取所述橋梁的局部圖像信息。 基準站包括信號接收器和信號發射器，信號接收器用于接收所述定位衛星發送的定位信息，信號發射器用于將定位信息發送給飛控裝置[5]。

基準站分設于橋梁檢測區域的四周，其中，信號接收器設置于橋面上方，信號發射器設置于橋面下方。 地面控制終端還用于通過控制飛控裝置使飛行器按照預設規劃路徑飛行，并在飛行器飛行達到預設時間間隔或者預設距離時確定飛行器的位置信息。 飛行器還包括數據傳輸裝置，數據傳輸裝置用于將飛行器的位置信息發送給圖像采集裝置和將局部圖像信息發送給地面控制終端[6]。

3 設計效果

1）通過飛行器上的圖像采集裝置獲取橋梁的局部圖像信息，并通過地面控制終端將該局部圖像信息進行處理，得到橋梁的全景圖像，這樣，檢測者能夠通過觀測全景圖像對橋梁進行檢測，提高了橋梁檢測效率。

2）通過至少4 個基準站接收定位衛星發送的定位信息，并將該定位信息發送給飛控裝置；飛控裝置能夠根據該定位信息，采用預設差分算法確定飛行器的位置信息。 這樣，一方面能夠提高飛行器的定位精度，保證定位的準確性；另一方面，圖像采集裝置可以以該位置信息為位置標示，采集橋梁的局部圖像信息。 通過局部圖像信息便能夠確定圖像的采集位置，方便后續檢測者根據全景圖像對橋梁進行檢測時，準確地確定橋梁的受檢部位。