未來橋梁定期檢測(cè)發(fā)展的趨勢(shì)要把握兩個(gè)方面:一是橋梁定期檢測(cè)構(gòu)件的全覆蓋和病害準(zhǔn)確識(shí)別和量測(cè);二是消除檢測(cè)人員的主觀性影響,提高評(píng)價(jià)指標(biāo)體系科學(xué)性。近年來,隨著技術(shù)的發(fā)展未來橋梁定期檢測(cè)也朝著檢測(cè)裝備自動(dòng)化、病害人工智能識(shí)別的方向發(fā)展。國內(nèi)一些高等院校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)在橋梁定期檢測(cè)的自動(dòng)化和智能化方面做了大量的探索和研究,也取得一定的成果。
1、檢測(cè)裝備的自動(dòng)化
橋梁定期檢測(cè)需要對(duì)構(gòu)件進(jìn)行全覆蓋檢測(cè),受檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)條件和經(jīng)費(fèi)限制,這是檢測(cè)行業(yè)的一個(gè)難題。因此橋梁定期檢測(cè)的去人化,采用自動(dòng)化的設(shè)備代替人工檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、危險(xiǎn)等現(xiàn)場(chǎng)條件下的檢測(cè)。目前橋梁定期檢測(cè)出現(xiàn)了無人機(jī)、爬索機(jī)器人、兩棲機(jī)器人、附壁機(jī)器人和水下機(jī)器人等自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備。由于橋梁結(jié)構(gòu)型式多樣,橋梁定期檢測(cè)設(shè)備自動(dòng)化設(shè)備研發(fā)的方向是載體的多樣化和提高搭載設(shè)備測(cè)試精度。
(1)無人機(jī)檢測(cè)
國內(nèi)很多科研機(jī)構(gòu)和檢測(cè)采用無人機(jī)搭載攝像設(shè)備對(duì)斜拉橋、懸索橋、高塔等結(jié)構(gòu)進(jìn)行巡檢,對(duì)結(jié)構(gòu)表觀病害進(jìn)行外觀檢測(cè)。無人機(jī)搭載攝像設(shè)備需要進(jìn)一步研究橋下空間自主導(dǎo)航、機(jī)身抖動(dòng)影響、避障和近距離高精度測(cè)量等問題。
(2)爬索機(jī)器人
近年來爬索機(jī)器人已成功用于拉索、纜索的護(hù)套外觀檢測(cè)及索體護(hù)套的防護(hù)等工作。
(3)水下機(jī)器人
水下機(jī)器人對(duì)橋梁水下結(jié)構(gòu)部分定期檢測(cè)可以采用水下機(jī)器人搭載聲吶或視頻進(jìn)行檢測(cè)。水下機(jī)器人搭載設(shè)備實(shí)現(xiàn)檢測(cè)要解決流速過大、二維聲吶圖像的拼接以及視頻受水質(zhì)環(huán)境影響等問題。目前采用水下機(jī)器人搭載視頻和清水罩來解決視頻受水質(zhì)能見度低的問題,該方法已經(jīng)正在實(shí)際檢測(cè)中得到了應(yīng)用。
(4)檢測(cè)機(jī)器人
對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的外觀檢測(cè),國內(nèi)一些科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)已近研發(fā)了附壁機(jī)器人、兩棲機(jī)器人等各種形式的機(jī)器人搭載視頻等等設(shè)備實(shí)現(xiàn)橋梁檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。哈工大重慶研究院研發(fā)了兩棲機(jī)器人實(shí)現(xiàn)橋梁外觀檢測(cè),該機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)飛行、吸附兩種方式,提高了檢測(cè)的靈活作業(yè),見圖4。國內(nèi)一些企業(yè)研發(fā)了各種形式的攀爬或附壁機(jī)器人,檢測(cè)時(shí)利用負(fù)壓使機(jī)器人吸附在結(jié)構(gòu)表面,行走方式可采用輪式或履帶式等形式。
2、病害圖像人工智能識(shí)別
我國的道路路面檢測(cè)已經(jīng)成功多功能自動(dòng)化檢測(cè)車實(shí)現(xiàn)道路路面的破損檢測(cè),利用系統(tǒng)軟件進(jìn)行PCI計(jì)算。目前大部分檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)數(shù)據(jù)需要人工輔助來進(jìn)行病害的識(shí)別,國內(nèi)一些高校、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)也在進(jìn)行道路面病害AI識(shí)別研究。橋梁結(jié)構(gòu)病害最為典型、數(shù)量最多的是結(jié)構(gòu)裂縫,結(jié)構(gòu)裂縫寬度的限值多為0.2mm,其識(shí)別的難度與道路病害的識(shí)別更為困難。
國內(nèi)一些知名的高校如清華大學(xué)、武漢大學(xué)等都在開展橋梁結(jié)構(gòu)病害的人工智能識(shí)別,在智能算法上取得了很多成果。由于受載體的運(yùn)動(dòng)、視頻設(shè)備的精度、焦距的變化、裂縫寬度的變化、環(huán)境的影響(光線、陰影以及表面清潔等)等,結(jié)構(gòu)裂縫的識(shí)別及寬度的測(cè)量仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。更為重要的是橋梁病害尤其是裂縫病害智能識(shí)別的研究需要在大量可靠的樣本庫的基礎(chǔ)上,樣本的準(zhǔn)確性決定了人工國內(nèi)智能病害識(shí)別的準(zhǔn)確性和可靠性。
在傳統(tǒng)橋梁定期檢測(cè)的大量報(bào)告資料中,病害圖片拍攝的距離差異性很大,其焦距參數(shù)不能確定。對(duì)于同一條裂縫,由于焦距不同很難通過圖片的像素尺寸來定量分析裂縫的長(zhǎng)度尺寸。橋梁病害圖像識(shí)別很難利用歷史的檢測(cè)資料建立病害的樣本庫,因此在研究橋梁病害圖像識(shí)別應(yīng)該在實(shí)際檢測(cè)中專門采集大量用于病害識(shí)別的病害信息,已建立準(zhǔn)確的病害庫。
3、完善橋梁技術(shù)狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)
在橋梁定期檢測(cè)自動(dòng)化和智能化發(fā)展過程中,對(duì)橋梁技術(shù)狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行研究,不斷完善橋梁技術(shù)狀況評(píng)價(jià)的指標(biāo)。
中交路橋科技結(jié)合多年行業(yè)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),融合數(shù)字經(jīng)濟(jì)和國家安全體系發(fā)展需求,構(gòu)建“智能監(jiān)測(cè)、科技領(lǐng)先、智慧城市、數(shù)字賦能”的品牌戰(zhàn)略,形成了工程檢測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)、數(shù)字化研發(fā)運(yùn)維三大業(yè)務(wù)板塊。公司技術(shù)實(shí)力雄厚,當(dāng)前擁有一支高素質(zhì)工程醫(yī)生團(tuán)隊(duì),囊括了鐵道工程、城市道路與公路、橋梁工程、隧道工程、建筑工程、水利工程、工程物探、安全技術(shù)、電力、信號(hào)、集成電路、智能科學(xué)等專業(yè)。公司試驗(yàn)、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備齊全,用于試驗(yàn)檢測(cè)、測(cè)繪的儀器設(shè)備共計(jì)千余套,為試驗(yàn)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)、準(zhǔn)確提供了硬件保證。