【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于桥梁工程领域，涉及一种桥梁工程裂缝识别技术，尤其涉及种桥梁裂缝病害诊断方法及系统。
技术介绍
1、公路桥梁是公路交通系统中不可或缺的基础设施，其在保障公路安全和运营的稳定性方面发挥着至关重要的作用。然而，由于公路桥梁长期受到车辆荷载、自然灾害和人为因素等的影响，桥梁结构表面往往会出现裂缝等缺陷，这些缺陷如果得不到及时发现和修复，可能会导致桥梁结构的严重损伤，甚至威胁到行车安全。现有技术中，对于公路桥梁的缺陷检测主要采用人工检测，但是利用人工检测的作业方式往往费时费力，作业安全风险大且容易受到作业空间条件的限制，精度和效率都很低，影响对桥梁健康状况的准确判定。因此，智能化裂缝检测技术成为研究热门，学者们提出各种智能算法应用于裂缝检测。
2、中国专利cn202310239792.7公开了一种面向增强现实设备的桥梁裂缝识别方法及装置，该型增强现实设备及识别方法通过采用轻量级卷积神经网络模型和锚框检测技术，实现对桥梁裂缝的快速、准确识别和定位，并将识别结果通过无线网络发送到远程ar设备和数据库中进行实时监测和管理。
3、中国专利cn201910801770.9公开了一种无人机通用结构裂缝识别检测装置及方法，通过飞行装置的设置，能够简便的实现携带图像捕捉装置至所需检测的结构平面处，对结构表面的裂缝进行捕捉识别，操作更加的便捷；通过3d打印两点测距装置确定图像捕捉装置与被检测平面相对位置并对图像进行矫正和预处理，通过提出的改进自适应canny算法双闽值计算方法对图像进行处理，自动获取裂缝几何参数，整体高
4、中国专利cn201510661260.8公开了一种自动识别物体表面裂缝走向及宽度的方法，该专利技术采用图像处理技术进行物体表面裂缝边缘曲线提取，不需要人工调整裂缝的走向，只要裂缝出现在图像中，就能自动识别裂缝的走向及裂缝的最大宽度。
5、上述专利的桥梁裂缝识别方法存在一些不足：在进行桥梁裂缝识别时忽视了桥梁当前的受力特征，无法精确识别出桥梁结构中较为危险的结构性裂缝，无法通过有效算法准确判断裂缝的危害程度，从而导致其无法识别出桥梁的结构性裂缝或是识别的结果可靠性不足，从而增加后续桥梁的维护成本。
技术实现思路
1、为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种桥梁裂缝病害诊断方法及系统，通过运用无人机对桥梁结构进行拍照并提取裂缝数据信息，提高了裂缝信息提取的准确度和获取速度，同时通过建立三维模型与有限元模型为裂缝所处的位置信息提供判断依据，还可以通过建立人工智能算法模型，引入神经网络模型对无人机的扫描照片进行快速判别，达到桥梁结构性裂缝病害精确诊断的目的。
2、为了解决上述技术问题，一方面，本专利技术提供一种桥梁裂缝病害诊断方法，包括以下步骤：
3、对桥梁各外观部位进行图像拍摄，获取所述桥梁上的裂缝图像；
4、对裂缝图像进行分析，确定裂缝数量以及每个裂缝的相关参数，所述相关参数包括：所述裂缝的位置、尺寸大小和角度；
5、根据预设裂缝大小影响系数、裂缝位置影响系数和裂缝角度影响系数建立裂缝结构性病害危险程度的评估模型，评估模型如下：
6、z＝(e+x+y)×100％；
7、其中，z为结构性裂缝病害指数，计算值在0到1之间，表示裂缝结构性病害危险程度，计算值越大，裂缝结构性病害越危险；
8、e为裂缝大小影响系数，根据所述裂缝的宽度、长度和预先设定的裂缝大小影响因子确定；
9、x为裂缝位置影响系数，根据所述裂缝所在位置的应力值和预先设定的位置影响因子确定；
10、y为裂缝角度影响系数，根据所述裂缝的水平夹角和预先设定的裂缝角度影响因子确定；
11、利用历史数据对评估模型进行训练，在训练过程中调整裂缝大小影响系数、裂缝位置影响系数和裂缝角度影响系数；
12、将后续采集的裂缝图像输入到训练后的评估模型中，得到结构性裂缝病害指数；
13、根据结构性裂缝病害指数判断所述裂缝是否为结构性裂缝病害。
14、进一步地，根据所述结构性裂缝病害指数值确定所述裂缝是否为结构性裂缝病害，包括：
15、当所述结构性裂缝病害指数大于等于预定的比例阈值时，确定所述裂缝为存在结构性裂缝病害。
16、进一步地，根据所述裂缝的宽度、长度和预先设定的裂缝大小影响因子确定所述裂缝的裂缝大小影响系数，具体包括：
17、
18、上式中，d为裂缝宽度，l为裂缝长度，σd为同一桥梁段中所有裂缝的缝长总和，σl为同一桥梁段中所有裂缝的缝宽总和，cfac为裂缝大小影响因子。
19、进一步地，确定所述裂缝的宽度和长度，采用以下的计算公式：
20、
21、m为裂缝实际尺寸；k为裂缝像素尺寸；d0为图像拍摄距离，通过测量得到；s为图像分辨率，为图像拍摄的相机的固定参数；f为传感器尺寸，为图像拍摄的相机的固定参数；β为视场角，为图像拍摄的相机的固定参数。
22、进一步地，根据所述裂缝所在位置的应力值和预先设定的位置影响因子确定所述裂缝的裂缝位置影响系数，具体包括：
23、确定所述裂缝所在位置的应力情况；
24、当所述裂缝所在位置处于拉应力的情况下，采用以下的公式：
25、
26、x1为拉应力的情况下对应的裂缝位置影响系数；
27、当所述裂缝所在的位置处于压应力的情况下，采用以下的公式：
28、
29、x2为压应力的情况下对应的裂缝位置影响系数；
30、σ为裂缝所处位置应力值，σmax为最大正应力值，σmin为最小负应力值，afac为正应力区裂缝位置影响因子，bfac为负应力区裂缝位置影响因子。
31、进一步地，根据所述裂缝的水平夹角和预先设定的裂缝角度影响因子确定所述裂缝的角度影响系数，具体包括：
32、
33、y为裂缝角度影响系数，θ为裂缝与水平夹角大小，dfac为裂缝角度影响因子。
34、进一步地，影响因子之间的关系为：
35、
36、进一步地，确定所述裂缝所在位置的应力情况包括以下步骤：
37、预先建立所述桥梁的有限元三维模型；
38、根据所述有限元三维模型生成应力分布模型；
39、提取所述应力分布模型中的压应力集中区与拉应力集中区；
40、根据所述裂缝在桥梁上相对位置判断处于压应力集中区还是拉应力集中区，以判断所述裂缝通过拉应力形成还是压应力形成；
41、通过有限元仿真计算确定裂缝所处位置应力值σ，最大正应力值σmax，最小负应力值σmin。
42、进一步地，对所述评估模型进行训练，包括：
43、对于已知裂缝结构性病害危险程度的桥梁预先设定结构性裂缝病害指数的标准值；
44、采集该已知裂缝结构性病害危险程度的桥梁的图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，根据所述结构性裂缝病害指数值确定所述裂缝是否为结构性裂缝病害，包括：
3.根据权利要求2所述的桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，根据所述裂缝的宽度、长度和预先设定的裂缝大小影响因子确定所述裂缝的裂缝大小影响系数，具体包括：
4.根据权利要求2所述的桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，确定所述裂缝的宽度和长度，采用以下的计算公式：
5.根据权利要求4所述的桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，根据所述裂缝所在位置的应力值和预先设定的位置影响因子确定所述裂缝的裂缝位置影响系数，具体包括：
6.根据权利要求5所述的桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，根据所述裂缝的水平夹角和预先设定的裂缝角度影响因子确定所述裂缝的角度影响系数，具体包括：
7.根据权利要求6所述的桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，影响因子之间的关系为：
8.根据权利要求5所述的桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，确定所述裂缝所在位置的
9.根据权利要求1所述的桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，对所述评估模型进行训练，包括：
10.一种桥梁裂缝病害诊断系统，其特征在于，包括
...【技术特征摘要】
1.一种桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，根据所述结构性裂缝病害指数值确定所述裂缝是否为结构性裂缝病害，包括：
3.根据权利要求2所述的桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，根据所述裂缝的宽度、长度和预先设定的裂缝大小影响因子确定所述裂缝的裂缝大小影响系数，具体包括：
4.根据权利要求2所述的桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，确定所述裂缝的宽度和长度，采用以下的计算公式：
5.根据权利要求4所述的桥梁裂缝病害诊断方法，其特征在于，根据所述裂缝所在位置的应力值和预先设定...
【专利技术属性】
技术研发人员：林杰，刘松，黄思璐，肖强，雷斯达，黄玉冰，乾超越，李江鹏，
申请(专利权)人：湖北交投智能检测股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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