[发明专利]一种多传感器协同的无人机公路桥梁形变检测方法及系统

说明书

本发明提供一种多传感器协同的无人机公路桥梁形变检测方法及系统，包括无人机模块和桥梁形变检测工作站模块。无人机模块主要由无人机和检测桥梁形变的多传感器组成。桥梁形变检测工作站模块由地面控制中心移动端和桥梁形变检测工作站模块两部分组成。桥梁检测人员设置无人机的作业模式。无人机通过搭载的传感器获取桥梁检测的数据并传回地面移动工作站,采集的数据通过桥梁形变检测数据管理系统进行存储、管理、处理、分析、可视化，另外可利用系统中桥梁风险评估模型进行桥梁风险评估，并建立桥梁健康档案。本发明具有自动化、智能化程度高、作业效率高、安全系数高、实施成本低等特点，在公路桥梁的形变检测方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明内容涉及公路桥梁形变检测方法及系统，特别是利用一种多传感器协同的无人机公路桥梁形变检测方法及其无人机公路桥梁形变检测管理系统，属于公路桥梁形变检测技术应用领域。

背景技术

公路桥梁作为我国现代化建设的重要基础设施，在交通线中发挥着极其重要的作用，公路桥梁在建成后长期受到环境因素、自然条件、载荷作用等因素影响，加之桥梁设计、施工建设过程中的缺陷问题，以及超载、超负荷运营，必然造成公路桥梁使用功能的降低以及服务质量的退化，甚至发生坍塌、影响交通等重大事故，为了确保公路桥梁运营安全，及时采取有效的运营管理措施与维修养护方案，因此对公路桥梁形变进行科学合理的检测成为公路桥梁养护部门必不可少的工作。

公路桥梁在日常的运营和维护期间所进行的检测工作主要有，对桥面、桥墩的形变监测、对桥梁底板裂缝的检测，传统的桥面形变检测仪器主要有，水准仪、全站仪、GPS接收机、测量机器人等，传统方法是利用这些仪器对桥梁进行连续、定期的单点观测，获得多期观测数据，经过分析离散监测点的位移变化，对桥梁的安全性能做出评价，传统方法在对桥梁进行检测时需保证车流量小，外界干扰小，甚至有时需要阻断交通，这影响了人们的正常出行，此外，对桥梁至关重要的桥梁底板裂缝的检测，主要依靠桥梁巡检车、检测员，在检测过程中巡检车通过吊篮装置将人工吊至桥面底板下面，然后检测人员通过放大镜观测桥梁底板裂缝情况，传统的检测方法存在着安全性、便捷性、高效性、手段单一、可靠性低、观测的整体性不足等方面的缺陷。

无人机、传感器技术以及云计算的快速发展，为我们提供了一种新型的作业方式，使我们能够很好的结合三者的诸多优点去完成日常的公路桥梁形变检测工作，通过无人机飞行平台搭载能够采集桥梁形变、裂缝的传感器去完成数据采集工作，另外通过对无人机采集的数据进行处理和分析完成桥梁的检测工作，这种作业方式相比传统的作业方式具有；可以直接到达检测部位,无需其它辅助措施，相比传统的桥梁检测车（注，此处的桥梁检测车非传统意义上的桥梁检测车，而是一种便捷的、小型的移动办公平台）节省大量经费和人力资源，可以检测桥墩、支座、桥腹等桥检车不易够到的危险场所，无需搭架或者吊篮配合人员检测，大大地提高了作业的安全性，同时对于部分无法企及或者极难检测到的桥腹、拉索等部位，无人机（注，本发明所述的无人机为四旋翼或六旋翼无人机，另外需要续航时间长，能有效搭载多种传感器工作,具有可扩展模块，如大疆的经纬M200系列）可以抵近观察了解更多细节，在一些高速跨线桥或者城市桥梁进行定期检测时，用无人机技术无需中断交通，不会影响到人们的正常出行。

在现有技术中，主要有以下文献与本发明申请相关。

文献1株洲时代电子技术有限公司于2018年1月5日申请，并于2018年7月27日公开，公开号为CN108332926A的中国发明专利《一种桥梁巡检系统》，该系统包括无人机、数据传输模块、地面控制中心,及搭载于无人机上的数据采集模块，数据采集模块包括激光三维扫描仪和地质雷达，无人机采集的现场数据通过数据传输模块发送至地面控制中心，地面控制中心的数据处理与故障检测模块对采集数据进行处理,完成对桥梁被检测区域的三维建模,数据处理与故障检测模块通过对三维建模和雷达回波数据进行分析,检测出桥梁的缺陷及缺陷所在的位置。