一种智能桥梁内探设备的研究

一种智能桥梁内探设备的研究

贾利强

天津市城市道路桥梁管理事务中心  天津市  300000

摘要：在日常的桥梁定期检测中，我们发现有些桥梁箱体存在长期或者短时的滴水现象，箱体内部可能存在积水、锈蚀、焊缝开焊等病害，具体情况无法探明，长此以往，箱梁可能存在较大的安全隐患，容易造成安全事故的发生。

关键字：人行天桥 箱梁 内探 检测 锈蚀

一、引言

在定期检测中，我们发现部分桥梁内部存在积水和内部腐蚀等隐患，长时间反应会使桥体产生碱蚀、锈蚀、开焊等现象，存在很大的安全隐患。对于大型桥梁的高大箱梁，一般预留检修通道，检测人员可以进入内部进行检测，而且大型桥梁一般在建设时都预设监控传感器。近些年，市面上也有一些新研发的无人机械检测设备。如中车青岛分公司的悬挂式单轨箱梁内部巡检小车设计；中铁大桥局的设有可转动机械手臂的车体平台自动检测装置等，解决了部分桥梁检测中的困难。而我们的人行天桥，梁高一般为80cm左右，并且也未留检修通道，人员无法进行肉眼观察，上述的检测设备也无法应用到人行天桥上，因此需要研究一种可用于钢结构人行天桥箱体内部探测的仪器设备。

图1 某箱梁内部积水导致箱梁锈蚀

二、实施方案

该装置由电源、主板、LED补光灯、广角摄像头、WiFi发射装置以及外保护壳组成，未来还可以增加三脚架及远距离伸长杆实现远距离观察。手机通过WiFi与设备连接，可以实时观察梁体内部情况，同时可进行拍照与录像保存。

图2 设备初步研究方案

设备外观是由铝合金与高透PV组成，外形为圆柱形，长度大约70cm，外径控制在2.4cm以内，便于顺利伸入箱内观测。其中高清迷你摄像头采用¼ CMOS高清摄像镜头，分辨率1920*1080P（可调）；可视角度90~150度，像素1500-1800万。外罩材质采用高透光PMMA可以防尘、防水。高亮两面多排led采用进口12V多排灯珠，有效距离6米。

图3 设备外观

控制器内部包含：摄像控制器线路板、WIFI模块及供电电池，其中WIFI信号传输可达10米，电池采用 可充电锂电池2000mA，支持8小时以上摄录时间。控制面板包括：摄像头和灯光控制键、充电口和开关键。

此外还可以研究采用遥控模式，可以通过遥控器控制灯光打开和亮度调节、摄像头的旋转角度和X、Y轴电动移动座。

图4 控制器内部详图

现场天桥底部一般为5米左右高，经常观察需每次利用高架车进行观察，有较多不便之处，可利用可移动旋转升降架配合电动移动座进行远程操作及观察。电动升降架采用4节升降杆，全部升起高度为6米左右，收起为1.6米左右，便于移动与携带。微调采用移动座进行，X、Y轴行程50~200MM,精度≤0.1mm,可以做防水防尘处理。

图5 电动升降架及移动座

移动终端采用手机软件的形式，可通过手机进行拍照和摄像并保存至手机内部存储，能够在手机上可以清晰看到箱体内部是否有积水或部分箱体被腐蚀的状况，并且可以通过手机软件控制摄像头及升降架和移动座。

图6 电子终端开发

三、模拟试验

在实验室进行模拟箱梁内部检测，设计了一个1.0m*0.5m*1.0m的钢箱，钢箱经过处理，内部有不同程度的锈蚀情况，在右上角留一个3cm直径的孔，将初步研究装置LED与摄像头部分深入孔内，手机连接WiFi，通过APP可观察箱梁内部情况，可清楚地观察到钢箱内部及表面的锈蚀情况。通过转动摄像头，可观察到不痛角度的箱梁内部锈蚀情况，清晰度满足实际观察的需要，可用于现场箱梁检测。

图7 箱梁内部模拟检测               图8 箱梁内部锈蚀情况

四、结论

本文介绍了一种智能桥梁内探检测设备，利用移动终端与内探设备相结合的形式,能够清晰观察桥梁内部存在的各类病害情况，实现桥梁检测人员对桥梁内部的实时检测与记录，配合使用移动升降架可在地面进行检测操作，通过wifi与手机等移动设备的连接，可在移动端观察实时情况并进行数据存储，掌握箱梁内部的病害情况，避免安全事故的发生。

五、展望

1、检测过程中，在软件上可以通过光标测量箱体内损伤位置的距离、高度、宽度，有利于检测和维修。

2、软件内预先录入相关损伤的图片，并按损伤等级分类。在拍照过程中会自动识别测量箱体内损伤位置的距离、高度、宽度，并用不同颜色标记出来进行分类，可以让检测人员直观的对损伤进行分类，便于后续维修。