探究橋梁智能檢測技術原理及應用

孫鵬軒

（安徽交通職業技術學院，安徽合肥 230051）

我國橋梁工程的規模化建設對于緩解現有的交通壓力起到了一定作用。橋梁工程本身的質量水平會對橋梁的運行、人身安全產生較大的影響。當下的工程建設必須重視對于橋梁結構以及質量的全面檢測。傳統的橋梁檢測技術以數據的有線傳輸作為基礎，導致在檢測的過程中需要大量數據傳輸線纜的布置，加大了工作總量[1]。當前以無線技術作為基礎的智能化橋梁檢測技術在不需要鋪設傳輸線纜的前提下，能夠對橋梁進行針對性檢測，得到了廣泛應用。本文通過分析探究橋梁智能檢測技術原理及應用，對今后智慧交通橋梁檢測技術發展、應用具有一定的現實價值。

1 以無線技術作為基礎的橋梁智能檢測技術原理剖析

1.1 局域網技術下的無線電橋梁檢測技術原理

在橋梁智能檢測技術發展的過程中，考慮橋梁工程規模結合橋梁檢測應用時間周期確定的局域網組網方式，就目前應用情況分析，該方式作為基礎的橋梁檢測技術，可以適用于各種規模且檢測周期較短的橋梁檢測工作需求。

局域網自身的網絡通信特征及實現機制限制，該種智能檢測技術本身對于數據采集傳感器具有嚴格的數據同步傳輸要求。其主要的技術原理是借助多個無線傳輸模塊的設置，通過使用數據的跳傳傳輸技術，保障無線信號發射、收集中心與傳輸模塊之間的協同運行，實現局域網內部的遠距離數據傳輸[2]。根據相關工程實踐統計，該技術的數據傳輸距離可以超過10 km。

1.2 公用網絡下的無線電橋梁檢測技術原理

與局域網相比，公用網絡在穩定性、數據含量、覆蓋范圍等方面具有顯著的優勢，此這類以公用網絡作為基礎的橋梁智能檢測通信技術，被應用在規模較小的橋梁長期檢測工作中。公用網絡的架構相對較為固定且覆蓋范圍較廣，在實際工程中，有效減小了以局域網為基礎的無線電橋梁檢測技術布置無線信號發射、收集中心的工作量。對地域分布距離相對較遠的橋梁可以進行有效檢測，且不需要進行嚴格數據傳輸方面的規定，當前這一技術已經逐漸發展成熟，在我國得到了廣泛應用。

2 橋梁智能檢測技術具備的主要功能分析

2.1 采集、管理各類數據

針對橋梁進行檢測的過程中，最為重要的工作部分是數據的采集和管理。橋梁需要進行全面細致的檢測，主要是因為其構成較為復雜，任何一個部分出現了細小問題，都有可能造成橋梁的運行質量和安全問題。智能化橋梁檢測技術中，一般配備著精度較高的傳感器，只需要將其安裝在需要檢測的橋梁部位，便可得知橋梁整體結構內部的細節狀況。在使用傳感器完成橋梁結構數據的采集工作后，將相關信息傳輸到系統內部的信息管理部位，開展對應的數據分析，將數字信息使用表格和圖紙的形式進行輸出[3]。

2.2 負責檢測橋梁的使用壽命

智能橋梁檢測技術發揮的另一個關鍵作用，便是對橋梁的使用壽命進行較為細致的檢測。橋梁本身的使用壽命會因為受到建筑工藝和使用環境的影響，出現較大的變化。通過對橋梁的使用壽命進行檢測，能夠對橋梁剩余的持續使用時長進行全面了解，有效幫助相關的工作人員進行橋梁的搶修及重修工作。

橋梁智能檢測技術將各類數字化、信息化、智能化的手段，使用傳感器采集、分析對應信息，更好地對橋梁的大致使用壽命進行合理模擬。橋梁工程的壽命檢測并非盲目，需要通過對外部環境的濕度溫度、風力風向以及橋梁自身的變形程度、震動狀況等因素進行全面分析，以此得到一個較為科學、合理的橋梁使用壽命預測結果。

2.3 以無線傳感器確定橋梁的具體狀況

由于當下橋梁工程內部的結構狀況復雜程度有所提高，傳統的橋梁檢測工具中的數據收集方式無法得到最為全面的數據，可以借助智能橋梁檢測中的無線傳感器，針對橋梁結構的數據進行全面采集和檢測。對于一些規模相對較大的橋梁工程而言，單獨傳感器的應用無法解決數據采集的實際問題，需要借助無線傳感器的布設，合理地采集橋梁結構的信息，通過多個無線傳感器之間的協調配合運轉，可以幫助智能檢測系統全面統籌傳感器采集的數據信息，得到橋梁結構內部最為合理的數據結果。

3 幾類橋梁智能檢測及技術的應用分析

3.1 橋梁外觀病害圖像變形識別技術

為了滿足現代化橋梁工程檢測工作的具體需求，圖像識別處理技術在橋梁智能化檢測系統中的引入，能夠全面對橋梁結構的蜂窩、麻面等病害進行檢測，以此提升有關橋梁表面外觀病害檢測工作的精度以及效率。

圖像識別技術在橋梁智能化檢測技術中的引入能夠以既有的圖像預處理功能對橋梁內部的裂縫進行有效連接，針對橋梁裂縫出現的細小裂縫結果進行保存，將裂縫區域作為通道，以裂縫的參數特征作為基礎，過濾虛假裂縫數據，提取橋梁結構表面存在的真實裂縫。

橋梁工程在裂縫的形態和走向出現了復雜多變的特征，在進行裂縫寬度數值計算工作時，需要對裂縫區域的交叉點進行發掘，并將交叉點作為基礎，將裂縫區域合理劃分為多個細小裂縫并分開進行計算[4]。將劃分后的裂縫的最小外接矩形沿裂縫走向分割成多個小矩形區域，分別對這些小矩形區域中的裂縫特征參數進行計算、分析，即可得到更精準的裂縫寬度的計算結果。可以在每個交叉點區域內部的裂縫寬度計算結果進行綜合整理分析的前提下，得到最完整的橋梁裂縫寬度計算結果。

3.2 智能檢測機器人技術

為了有效實現橋梁智慧管養產業發展目標的考慮，當下橋梁智能的檢測技術中逐步使用了全自動智能機器人，替代傳統性質的橋梁人工檢測方式。作為纜索體系橋梁主要承重結構的拉索，本身是一種細長形的建筑構件。外部的PE損傷以及內部的鋼絲斷裂檢測均屬于一些高空不易到達且隱蔽性相對較高的檢測工作，斜拉索或吊索自身的耐久性和安全性下降，會直接對橋梁的承載水平產生巨大影響，加大橋梁工程垮塌問題的發生概率。

最為傳統的拉索檢測方式需要使用大型的卷揚機，通過掛籃的牽引實施人工載人作業，需要投入較多的人力、物力，也會對交通資源進行一定占用。在此情況下，研發了一種專門針對拉索的自動化橋梁檢測機器人，集成了機械構造、機械設備等各類技術，并通過在其中設置先進的步進驅動、視頻、雷達系統等，真正為其賦予了爬升返回、自動導航定位、遠程遙控等諸多功能，確保了拉索高空機器人自動檢測結果的精準性和科學性。

無人機技術作為橋梁智能檢測技術中的重要組成部分，當前使用的常規性質無人機本身在抗風能力、GPS定位等方面存在著一定缺陷。

目前正在嘗試以無人機飛行平臺作為基礎，將高精度定位巡航等技術納入無人機檢測系統，能夠顯著提升橋梁智能檢測無人機風力抵抗能力，定位精度以及裂縫識別精度都有了極大提高。這類無人機設施能夠實現針對橋梁結構的無人化、自動化檢測，并且橋梁結構的梁底表面等一些人工無法進行精準檢測的部位，也可以由這類自動化無人機完成相應的檢測工作。

3.3 路基、橋梁、隧道的豎向位移自動監測技術

在橋梁投入運行的過程中，路基、隧道等部分的豎直位移程度，能夠最為直觀地反映建筑工程當前的工作狀態。就當前的橋梁智能化檢測技術來看，一種以液氣耦合壓差傳遞機制作為基礎的微壓差半封閉聯通管式的豎向位移高精度監測傳感器，得以在橋梁檢測工作中得到廣泛應用。應用此種傳感器技術能夠在橋梁檢測點的端部將微小段的氣體進行密閉，將液體耦合的壓差數值轉化為對應工程結構的豎直方向位移結果[5]。

根據相關的實踐證明，這類橋梁智能檢測技術在具體工作的過程中，管內的傳壓介質始終處于一種準靜止狀態，有效克服了介質的黏滯阻尼效應。傳感器的精度也完全符合當前相關標準的要求，能夠在大跨度橋梁的撓度和豎向位移測試過程中得到普遍廣泛應用。這一技術也可以通過和互聯網技術進行有效結合，建立適合高速鐵路基礎沉降的實時監測系統，系統本身并不會受到高速鐵路工程自身強弱電系統的干擾，極大地保障了最終檢測結果的精準性。

4 結語

當前人們對于建筑工程結構安全性的重視程度越發來越高，隨著各類檢測技術的持續更新發展，橋梁智能檢測技術得以在橋梁工程施工建設環節中普遍應用。現階段應用最為普遍的橋梁外觀病害圖像變形識別技術、智能檢測機器人技術等極大地提高了橋梁檢測工作的效率以及精度，在今后的未來發展過程中，也會隨著相關技術的持續更新而得到進一步完善，最大化發揮在橋梁結構檢測工作中的作用。