未來橋梁定期檢測發(fā)展的趨勢要把握兩個方面:一是橋梁定期檢測構(gòu)件的全覆蓋和病害準(zhǔn)確識別和量測;二是消除檢測人員的主觀性影響,提高評價指標(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也朝著檢測裝備自動化、病害人工智能識別的方向發(fā)展。國內(nèi)一些高等院校、科研機構(gòu)和企業(yè)在橋梁定期檢測的自動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、檢測裝備的自動化
橋梁定期檢測需要對構(gòu)件進行全覆蓋檢測,受檢測現(xiàn)場條件和經(jīng)費限制,這是檢測行業(yè)的一個難題。因此橋梁定期檢測的去人化,采用自動化的設(shè)備代替人工檢測可以實現(xiàn)復(fù)雜、危險等現(xiàn)場條件下的檢測。目前橋梁定期檢測出現(xiàn)了無人機、爬索機器人、兩棲機器人、附壁機器人和水下機器人等自動化檢測設(shè)備。由于橋梁結(jié)構(gòu)型式多樣,橋梁定期檢測設(shè)備自動化設(shè)備研發(fā)的方向是載體的多樣化和提高搭載設(shè)備測試精度。
(1)無人機檢測
國內(nèi)很多科研機構(gòu)和檢測采用無人機搭載攝像設(shè)備對斜拉橋、懸索橋、高塔等結(jié)構(gòu)進行巡檢,對結(jié)構(gòu)表觀病害進行外觀檢測。無人機搭載攝像設(shè)備需要進一步研究橋下空間自主導(dǎo)航、機身抖動影響、避障和近距離高精度測量等問題。
(2)爬索機器人
近年來爬索機器人已成功用于拉索、纜索的護套外觀檢測及索體護套的防護等工作。
(3)水下機器人
水下機器人對橋梁水下結(jié)構(gòu)部分定期檢測可以采用水下機器人搭載聲吶或視頻進行檢測。水下機器人搭載設(shè)備實現(xiàn)檢測要解決流速過大、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)正在實際檢測中得到了應(yīng)用。
(4)檢測機器人
對于橋梁結(jié)構(gòu)的外觀檢測,國內(nèi)一些科研機構(gòu)、企業(yè)已近研發(fā)了附壁機器人、兩棲機器人等各種形式的機器人搭載視頻等等設(shè)備實現(xiàn)橋梁檢測現(xiàn)場作業(yè)。哈工大重慶研究院研發(fā)了兩棲機器人實現(xiàn)橋梁外觀檢測,該機器人能實現(xiàn)飛行、吸附兩種方式,提高了檢測的靈活作業(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器人,檢測時利用負(fù)壓使機器人吸附在結(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別
我國的道路路面檢測已經(jīng)成功多功能自動化檢測車實現(xiàn)道路路面的破損檢測,利用系統(tǒng)軟件進行PCI計算。目前大部分檢測設(shè)備的檢測數(shù)據(jù)需要人工輔助來進行病害的識別,國內(nèi)一些高校、科研機構(gòu)、企業(yè)也在進行道路面病害AI識別研究。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,其識別的難度與道路病害的識別更為困難。
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)病害的人工智能識別,在智能算法上取得了很多成果。由于受載體的運動、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)裂縫的識別及寬度的測量仍然是一個巨大的挑戰(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)智能病害識別的準(zhǔn)確性和可靠性。
在傳統(tǒng)橋梁定期檢測的大量報告資料中,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度尺寸。橋梁病害圖像識別很難利用歷史的檢測資料建立病害的樣本庫,因此在研究橋梁病害圖像識別應(yīng)該在實際檢測中專門采集大量用于病害識別的病害信息,已建立準(zhǔn)確的病害庫。
3、完善橋梁技術(shù)狀況評價指標(biāo)
在橋梁定期檢測自動化和智能化發(fā)展過程中,對橋梁技術(shù)狀況評價指標(biāo)進行研究,不斷完善橋梁技術(shù)狀況評價的指標(biāo)。
中交路橋科技結(jié)合多年行業(yè)先進經(jīng)驗,融合數(shù)字經(jīng)濟和國家安全體系發(fā)展需求,構(gòu)建“智能監(jiān)測、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、城市安全監(jiān)測、數(shù)字化研發(fā)運維三大業(yè)務(wù)板塊。公司技術(shù)實力雄厚,當(dāng)前擁有一支高素質(zhì)工程醫(yī)生團隊,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、集成電路、智能科學(xué)等專業(yè)。公司試驗、檢測、監(jiān)測儀器設(shè)備齊全,用于試驗檢測、測繪的儀器設(shè)備共計千余套,為試驗檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學(xué)、準(zhǔn)確提供了硬件保證。