桥梁检测系统的研发与设计

黄小国

辽宁省交通规划设计院有限责任公司公路养护技术研发中心（110819）

0 引言

为确保桥梁的安全性、可靠性和稳定性，就必须对桥梁开展健康安全检测工作。桥梁检测工作可以分为定期性检查和特殊性检查。现有的桥梁检测装备和技术比较单一，主要是依靠人工进行现场检查，即检测人员采用目测或者亲自到达桥梁受检部位进行作业的方式进行检查。这种方式的不足之处包括：①操作难度大，效率低；②整体性差；③危险系数高；④专业之间的协同性不好，技术沟通难度大[1]。

1 设计目的

桥梁检测主要是对桥梁的外观和结构性能进行检查评定。 通常情况下，结构性能检查是通过一系列的力学试验来完成，而外观检查主要依靠人工现场检查，检测人员通过目测或者亲自到达桥梁受检部位进行作业，依靠辅助工具（如桥检车、望远镜等）来检测桥梁主要构件是否出现裂缝、开裂破损、露筋锈蚀、支座脱空等病害。这种方式不仅效率低、难度大、危险系数高，而且检测精度不高。随着桥梁结构的复杂化，检测工作的难度逐渐加大，现有的检测技术手段暴露出越来越多的局限和不足[2]。

为解决现有桥梁检测技术检测效率低、检测精度不高的问题，文章提供一种桥梁检测系统，通过飞行器上的图像采集装置获取桥梁的局部图像信息，并通过地面控制终端将该局部图像信息进行处理，得到桥梁的全景图像，检测者能够通过观测全景图像对桥梁进行检测，提高了桥梁检测效率。

通过至少4 个基准站接收定位卫星发送的定位信息，并将该定位信息发送给飞控装置；飞控装置能够根据该定位信息，采用预设差分算法确定飞行器的位置信息。一方面能够提高飞行器的定位精度，保证定位的准确性；另一方面，图像采集装置以该位置信息为位置标示，可采集桥梁的局部图像信息。 通过局部图像信息便能够确定图像的采集位置，方便后续检测者根据全景图像对桥梁进行检测时，准确地确定桥梁的受检部位[3]。

2 设计内容

文章研发设计了一种桥梁检测系统，该系统包括：飞行器、分别与飞行器通讯连接的地面控制终端和至少4 个基准站（如图1 所示）。 飞行器包括飞控装置和图像采集装置；基准站用于接收定位卫星发送的定位信息， 并将定位信息发送给飞控装置；飞控装置根据定位信息，采用预设差分算法确定飞行器的位置信息[4]。

图1 检测系统示意图

飞控装置将位置信息发送给图像采集装置，图像采集装置接收位置信息，并以位置信息为位置标示，获取桥梁的局部图像信息。 图像采集装置还将局部图像信息发送给地面控制终端，地面控制终端根据局部图像信息，并采用预设图像算法获得桥梁的全景图像。

预设差分算法包括RTK 载波相位差分算法，定位信息包括GPS 信息。图像采集装置包括若干图像采集镜头，图像采集镜头设置于飞行器机身的顶部和侧面，用于从多个角度获取所述桥梁的局部图像信息。 基准站包括信号接收器和信号发射器，信号接收器用于接收所述定位卫星发送的定位信息，信号发射器用于将定位信息发送给飞控装置[5]。

基准站分设于桥梁检测区域的四周，其中，信号接收器设置于桥面上方，信号发射器设置于桥面下方。 地面控制终端还用于通过控制飞控装置使飞行器按照预设规划路径飞行，并在飞行器飞行达到预设时间间隔或者预设距离时确定飞行器的位置信息。 飞行器还包括数据传输装置，数据传输装置用于将飞行器的位置信息发送给图像采集装置和将局部图像信息发送给地面控制终端[6]。

3 设计效果

1）通过飞行器上的图像采集装置获取桥梁的局部图像信息，并通过地面控制终端将该局部图像信息进行处理，得到桥梁的全景图像，这样，检测者能够通过观测全景图像对桥梁进行检测，提高了桥梁检测效率。

2）通过至少4 个基准站接收定位卫星发送的定位信息，并将该定位信息发送给飞控装置；飞控装置能够根据该定位信息，采用预设差分算法确定飞行器的位置信息。 这样，一方面能够提高飞行器的定位精度，保证定位的准确性；另一方面，图像采集装置可以以该位置信息为位置标示，采集桥梁的局部图像信息。 通过局部图像信息便能够确定图像的采集位置，方便后续检测者根据全景图像对桥梁进行检测时，准确地确定桥梁的受检部位。