[发明专利]一种结合巡检与典检的桥梁支座实时监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种结合巡检与典检的桥梁支座实时监测系统及方法，其中结合巡检与典检的桥梁支座实时监测系统包括智能支座单元、桥梁检测爬行机器人及定期巡检无人机；所述智能支座单元用于长期监测；所述桥梁检测爬行机器人用于问题典检；所述定期巡检无人机用于定期巡检。本发明利用无人机搭载摄像平台对桥梁支座外观进行拍摄，通过图像处理分析，得到表观评估数据。虽然也有其他方法利用无人机进行桥梁图像拍摄，获取支座的表面裂缝，但桥梁支座属于桥梁下部结构，存在GPS信号弱、空间狭小等问题，无人机飞行安全存在风险。桥梁监测爬行机器人贴在在桥面下部爬行，近距离无线传输信号更稳定，信息更及时更精确。

技术领域

本发明涉及桥梁监测技术，具体涉及一种结合巡检与典检的桥梁支座实时监测系统及方法。

背景技术

目前，在桥梁工程建设过程中，支座属于桥梁下部结构的重要组成部分，支座的安全状况直接影响着桥梁的结构安全和稳定。桥梁支座的损伤及破坏己经成为我国现役桥梁的主要病害之一。其典型病害表现为局部脱空、剪切变形超限、橡胶表面开裂及不均匀鼓凸变形，各类病害对支座稳定性、安全性乃至整个桥梁的健康造成极大影响，必须予以防治。但由于支座在桥梁工程造价中所占比例较小，往往未引起工程技术人员和管理人员的重视，在使用过程中极易成为桥梁结构的薄弱环节。

定期人工检测是获得桥梁支座健康状况的常用手段，但由于桥梁支座安装位置的隐蔽性，支座预留位置比较小，光线昏暗，工作人员很难对支座进行准确的观测，跟实际结果相比存在很大误差。对于一些跨江河和桥墩较高的桥梁，更是需要动用桥梁检测车等设备，费用昂贵，因此人工检测方法存在着检测困难、成本高、损伤程度判定主观，不能提前预警等缺点。

目前，具备实时监测的智能支座主要是通过布置各类传感器，通过数据传输与处理，对支座的受力情况进行监测，但不能对支座表观病害及支座周围环境情况进行有效监测，如支座表面裂纹情况、支座是否偏斜、支座有无锈蚀、支承垫石是否积水以及有无建筑遗留垃圾堆积等问题等。所以，结合无人机或桥梁检测爬行机器人进行表观病害检测，研发具有远程实时监测和预警功能的桥梁支座监测系统，实现对支座内部受力的实时监控、外观病害的有效检测，对服役支座及桥梁健康状况及潜在风险及时掌控，对保障桥梁的健康，延长桥梁的使用寿命具有显而易见的经济价值。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供了一种结合巡检与典检的桥梁支座实时监测系统及方法。

本发明采用的技术方案是：

根据本发明的一个方面，提供了一种结合巡检与典检的桥梁支座实时监测系统，包括智能支座单元、桥梁检测爬行机器人及定期巡检无人机；

所述智能支座单元用于长期监测；

所述桥梁检测爬行机器人用于问题典检；

所述定期巡检无人机用于定期巡检。

进一步地，所述智能支座单元包括上顶板、不锈钢板、聚四氟乙烯滑板、中间钢板、橡胶块、下底盆及光纤光栅应变传感器元件组；

所述上顶板、不锈钢板、聚四氟乙烯滑板、中间钢板及橡胶块放置于下底盆内部，在底盆的内侧壁上，其和橡胶板接触部位设置有凹槽，凹槽内螺栓固定有光纤光栅应变传感器元件组，传感器通过贯穿底盆的导线和外部光纤连接。

更进一步地，所述桥梁检测爬行机器人主要包括机器人主体、俯仰关节、偏航关节、摄像头、运动腿及吸盘结构；

所述机器人主体结构包括电路板、单片机、电源和真空产生装置；

所述摄像头由控制电路连接控制；

在机器人的主体的左右两侧对称布置有四条运动腿，相对机体呈对称分布，每条运动腿腿部都安装三个驱动伺服电机，驱动伺服电机通过单片机进行控制，每条运动腿的足部都带有真空吸盘结构；

每条运动腿的大腿与身体躯干位置安装一个驱动伺服电机，通过控制伺服电机来实现在垂直平面的旋转，从而控制腿关节的下落与抬起功能；