一种公路桥梁状态评估系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种公路桥梁状态评估系统和方法，包括数据采集系统、数据处理及评定系统和多个用户界面终端；数据采集系统用于采集桥梁数据；数据采集系统将桥梁数据传输至数据处理及评定系统；数据处理及评定系统与多个用户界面终端进行数据交互连接；数据处理及评定系统包括图像识别处理模块、数据存储模块、桥梁建模模块、数据计算评估模块；图像识别处理模块用于处理桥梁数据中的图像数据；数据存储模块用于存储处理及评定后的数据；桥梁建模模块用于进行桥梁有限元建模；数据计算评估模块用于进行桥梁耐久性计算、桥梁承载力计算评定、桥梁剩余寿命预测；用户界面终端用于进行桥梁状态可视化。桥梁状态可视化。桥梁状态可视化。

【技术实现步骤摘要】
一种公路桥梁状态评估系统和方法


[0001]本专利技术属于公路桥梁检测以及状态评估领域，具体属于一种公路桥梁状态评估系统和方法。

技术介绍

[0002]经过几十年的大规模桥梁建设，目前公路桥梁已经发展到一定的规模，其中混凝土桥梁，预应力混凝土桥梁占据了很大一部分。但是在使用了十几年、二十几年后，这些桥梁就出现严重的钢筋锈蚀、混凝土开裂、保护层剥落等现象，对桥梁运营状态评估造成了较大的影响。目前针对既有桥梁的评定方法主要分为5种，分别为：基于外观调查的方法、基于设计规范的方法、荷载试验方法、基于专家经验的方法和可靠度分析方法，对桥梁的技术状况的评定有很大的主观因素，且工作程序繁琐、便宜性不高。
[0003]随着大数据、人工智能、图像识别技术的兴起，对桥梁的评估也转向智能，借助软件算法可以避免主观因素对桥梁技术状况的评估，对桥梁的技术状况评价更为科学系统。对混凝土旧桥进行智能评估，目的在于更准确地进行桥梁性能评估与预测，使得桥梁管理与养护系统化、科学化和智能化。其中桥耐久性评估、使用寿命预测及承载能力评定包括桥梁数据收集、模型构建、分析处理和决策，为了更好地进行评估与预测，需要更详细的数据和更科学智能的分析方法来评估预测桥梁的使用状态。
[0004]综上所述，现有技术中对于桥梁状态的评估存在从检测到评估过程中工作内容多、数据处理速度慢、评估时人为主观因素影响较多的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种公路桥梁状态评估系统和方法，用来解决现有技术中对于桥梁状态的评估存在从检测到评估过程中工作内容多、数据处理速度慢、评估时人为主观因素影响较多的问题，公路桥梁在运营过程中智能、高效、适时的评估分析以便做出准确的状态评估决策。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种公路桥梁状态评估系统，包括数据采集系统、数据处理及评定系统和多个用户界面终端；
[0008]所述数据采集系统用于采集桥梁数据；所述数据采集系统将桥梁数据传输至所述数据处理及评定系统；
[0009]所述数据处理及评定系统与多个用户界面终端进行数据交互连接；
[0010]所述数据处理及评定系统包括图像识别处理模块、数据存储模块、桥梁建模模块、数据计算评估模块；所述图像识别处理模块用于处理桥梁数据中的图像数据；所述数据存储模块用于存储处理及评定后的数据；所述桥梁建模模块用于进行桥梁有限元建模；所述数据计算评估模块用于进行桥梁耐久性计算、桥梁承载力计算评定、桥梁剩余寿命预测；
[0011]所述用户界面终端用于进行桥梁状态可视化。
[0012]优选的，所述数据采集系统包括拍摄无人机、传感器采集系统、桥梁检测数据；
[0013]所述拍摄无人机用于拍摄桥梁照片，所述传感器采集系统包括位移计、荷载传感仪、应变仪、应变片、振动传感仪、温度计；传感器采集系统用于获取桥梁变形、应变、应力、挠度、交通量以及环境温度。
[0014]进一步的，所述图像识别模块用于处理无人机拍摄图像处理，获取主要特征数据，主要特征数据包括裂缝长度、宽度和面积。
[0015]优选的，所述数据处理存储模块将图像识别模块输出的图像识别数据进行灰度校正、阴影消除以及图像的增强与去噪处理，实时收集数据采集系统采集的桥梁数据并进行存储。
[0016]优选的，所述桥梁建模模块用于建立桥梁有限元模型，并依据桥梁有限元模型计算桥梁应变、挠度；同时建立桥梁信息库，储存桥梁照片、桥梁信息卡片、桥梁构件信息、病害特征信息、维修记录信息。
[0017]优选的，所述用户界面终端包括日志记录模块、桥梁状态评估报告生成模块；所述日志记录模块用于记录桥梁状态评估数据；所述桥梁状态评估报告生成模块用于依据桥梁状态评估数据生成评估报告。
[0018]一种公路桥梁状态评估方法，包括以下过程，
[0019]步骤1，无人机拍摄桥梁病害照片，传感器系统以及桥梁检测获取桥梁数据；
[0020]步骤2，将步骤1获取的数据传输至数据处理及评定系统进行数据预处理，图像识别模块对无人机拍摄照片进行处理获取裂缝宽度参数，数据处理将传感器信号处理以及将采集系统数据分类储存，进行具体的数据管理分类存储工作，实时收集采集系统的静态和动态的桥梁数据并进行存储；并将数据传输至桥梁建模信息模块以及计算评估模块；
[0021]步骤3，桥梁建模模块建立桥梁有限元模型，用来计算桥梁应变、挠度信息，并建立桥梁信息库，储存桥梁信息；
[0022]步骤4，数据计算评估模块基于步骤2与步骤3所得数据与模型，进行桥梁耐久性评估、桥梁承载力评定、桥梁剩余寿命预测；
[0023]步骤5，用户界面终端进行桥梁技术指标状态评估、桥梁构件技术状态评估和桥梁总体技术状态评估，完成公路桥梁状态评估。
[0024]优选的，步骤4中，桥梁耐久性评估分为目标层、项目层、指标层；根据桥梁耐久性评估指标体系，获取需要评价桥梁的评估指标实测值，得到评估等级相对应的未确知测度函数曲线，利用层次分析法确定耐久性指标权重；计算评估指标未确知测度函数值，通过加权处理，确定桥梁耐久性的总体评估结果。
[0025]优选的，步骤4中，桥梁承载力评定包括以下过程，依据步骤2数据中裂缝特征数据得出裂缝指标系数，引入截面恶化系数，承载力恶化系数，裂缝指标下的承载力检算系数用以进行桥梁承载力评定。
[0026]优选的，步骤5中，还包括进行评估数据归档，生成评估报告单，对桥梁信息、维修记录和日志进行管理，完成公路桥梁状态评估。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0028]本专利技术提供一种公路桥梁状态评估系统，数据采集系统通过无人机拍摄、传感器模块数据采集大幅度提高了数据采集工作效率，且用户终端与数据处理及评定系统双向连
接，数据处理及评定系统连接现行规范数据库作为计算与评定标准，能够实现从、相关数据采集、数据处理分类、桥梁基础信息建立、自动计算评估、生成评估报告、形成长期记录查询的桥梁状态智能评估系统，大幅度地提升了桥梁状态评估工作效率，保证了桥梁状态评估工作的时效性，可方便查看桥梁病害具体分布情况以及实际图像，及时提供高效、准确的技术状况评估结果，为及时处理桥梁问题做出科学决策提供数据基础。基于大数据、人工智能、图像识别技术来实现桥梁信息及状态评估管理，实现用户对桥梁信息管理查看、报告生成、日志记录，为桥梁状态评估系统提出了一种新的思路，对桥梁病害处理及养护决策有着重要现实意义。
[0029]进一步的，公路桥梁状态智能评估系统中在对于桥梁数据计算模块，包括桥梁耐久性评估计算模块、桥梁承载力计算评定模块、桥梁剩余寿命预测模块，在基于技术状态评估的基础上可实现对桥梁状态的进一步评定，从而使整个评估结果更加全面、准确性高、效率大幅度提升。
[0030]本专利技术一种公路桥梁状态评估方法，解决了桥梁评估从检测到评估过程中内工作内容多、过程数据缓慢、过程人为主观本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种公路桥梁状态评估系统，其特征在于，包括数据采集系统、数据处理及评定系统和多个用户界面终端；所述数据采集系统用于采集桥梁数据；所述数据采集系统将桥梁数据传输至所述数据处理及评定系统；所述数据处理及评定系统与多个用户界面终端进行数据交互连接；所述数据处理及评定系统包括图像识别处理模块、数据存储模块、桥梁建模模块、数据计算评估模块；所述图像识别处理模块用于处理桥梁数据中的图像数据；所述数据存储模块用于存储处理及评定后的数据；所述桥梁建模模块用于进行桥梁有限元建模；所述数据计算评估模块用于进行桥梁耐久性计算、桥梁承载力计算评定、桥梁剩余寿命预测；所述用户界面终端用于进行桥梁状态可视化。2.根据权利要求1所述的一种公路桥梁状态评估系统，其特征在于，所述数据采集系统包括拍摄无人机、传感器采集系统、桥梁检测数据；所述拍摄无人机用于拍摄桥梁照片，所述传感器采集系统包括位移计、荷载传感仪、应变仪、应变片、振动传感仪、温度计；传感器采集系统用于获取桥梁变形、应变、应力、挠度、交通量以及环境温度。3.根据权利要求2所述的一种公路桥梁状态评估系统，其特征在于，所述图像识别模块用于处理无人机拍摄图像处理，获取主要特征数据，主要特征数据包括裂缝长度、宽度和面积。4.根据权利要求1所述的一种公路桥梁状态评估系统，其特征在于，所述数据处理存储模块将图像识别模块输出的图像识别数据进行灰度校正、阴影消除以及图像的增强与去噪处理，实时收集数据采集系统采集的桥梁数据并进行存储。5.根据权利要求1所述的一种公路桥梁状态评估系统，其特征在于，所述桥梁建模模块用于建立桥梁有限元模型，并依据桥梁有限元模型计算桥梁应变、挠度；同时建立桥梁信息库，储存桥梁照片、桥梁信息卡片、桥梁构件信息、病害特征信息、维修记录信息。6.根据权利要求1所述的一种公路桥梁状态评估系统，其特征在于，所述用户界面终端包括日志记录模块、桥梁状态评估报告生成模...

【专利技术属性】
技术研发人员：马智嵘，邬晓光，张彦飞，许军，黄江，
申请(专利权)人：山西省公路局，
类型：发明
国别省市：