一种道路桥梁损伤的智能监测装置及其监测方法

技术领域

本发明涉及桥梁监测技术领域，具体为一种道路桥梁损伤的智能监测装置及其监测方法。

背景技术

道路桥梁一般指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物。为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物。桥梁一般由上部构造、下部结构、支座和附属构造物组成，上部结构又称桥跨结构，是跨越障碍的主要结构；下部结构包括桥台、桥墩和基础；支座为桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置；附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等。

公开号为CN115078387A提供了一种道路桥梁损伤的智能监测方法与系统，涉及人工智能技术领域，所述方法包括：获取道路桥梁的材料结构信息；采集道路桥梁的影像信息，获取特征影像信息；通过回弹仪，获取道路桥梁的表面回弹值；采用穿透法进行验证测试，获取性能结构参数信息；通过表面回弹值与性能结构参数信息，获取道路桥梁的结构强度信息；结构强度信息验证通过，进行动力试验，获取动力测试验证信息；基于特征影像信息与动力测试验证信息，获取测试验证特征结果，验证监测道路桥梁损伤。解决了道路桥梁损伤检测信息的精准度低，导致损伤监测结果不可靠的技术问题，达到了智能优化道路桥梁检测方案，结合材料结构特征，提高损伤监测结果精准度的技术效果；

然而在该专利中，其监测方法及系统利用回弹仪及超声波脉冲设备，获取道路桥梁的表面回弹值及性能结构参数信息，获取测试验证特征结果，验证监测道路桥梁损伤，该方法无法直观的检测到桥梁桥墩内部及外表面的成像情况，从而影响桥梁桥墩损伤监测的精确度。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种道路桥梁损伤的智能监测装置及其监测方法，解决了桥梁桥墩监测的精确度较差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种道路桥梁损伤的智能监测装置，包括智能监测系统，所述智能监测系统的终端分别连接有PST系统、CT系统、数据处理系统和报告生成系统，所述PST系统的终端连接有PST检测模块和检波器模块，所述CT系统的终端连接有CT成像模块和标号比对模块，所述数据处理系统的终端连接有PST数据处理模块和CT数据处理模块，所述报告生成系统的终端连接有数据评价模块和报告生成模块；

所述CT系统的终端设备包括有若干设备板和CT成像仪，若干所述设备板竖直拼接组成，所述设备板的一侧开设有凹槽，所述凹槽的内壁固定安装有导轨，其中一个所述导轨的一端滑动连接有滑块，所述滑块的一侧固定安装有设备箱，所述设备箱远离滑块的一侧固定安装有U型机架，所述设备箱和凹槽之间设有行走机构，相邻两个所述设备板之间设有拼接机构，所述U型机架内设有用于拆装CT成像仪的拆装机构。

优选的，其中一个所述设备板的两端均固定连接有两个固定耳，所述固定耳的一侧开设有安装孔。

优选的，所述行走机构包括转动盘，所述转动盘的外壁固定安装有环状阵列分布的凸块，所述凸块的一侧设有U型架，所述U型架的内壁转动安装有转轴，所述转轴的外壁固定安装有滚轮，所述凸块的一侧固定安装有两个伸缩杆，相邻两个所述伸缩杆的活塞端和一个U型架的一侧固定连接，所述伸缩杆的外壁活动套设有伸缩弹簧，相邻两个所述伸缩弹簧的一端和一个凸块的一侧固定连接，相邻两个所述伸缩弹簧的另一端和一个U型架的一侧固定连接，所述凹槽的侧壁开设有均匀分布的齿槽，其中一个所述滚轮的外壁和一个齿槽的内壁活动接触，所述凹槽的另一侧壁开设有均匀分布的限位槽，所述限位槽的开口大于齿槽的开口，所述限位槽的内壁固定安装有防滑垫，另一个所述滚轮的外壁和一个防滑垫的一侧活动接触。

优选的，所述设备箱的内壁固定设有驱动马达，所述驱动马达的外壁固定安装有L型支撑架，所述L型支撑架的一侧和设备箱的内壁固定连接，所述驱动马达的驱动输出端固定安装有转动杆，所述转动杆远离驱动马达的一端和转动盘的一侧固定连接。

优选的，所述拼接机构包括若干拼接块，相邻两个所述拼接块和一个设备板的一端固定连接，所述设备板远离拼接块的一端开设有两个拼接槽，所述拼接块和拼接槽的内壁竖直插接，所述拼接块的一侧开设有插接槽。

优选的，所述拼接槽的内壁开设有活动腔，所述活动腔的内部设有活动板，所述活动板的一侧固定安装有插接块，所述插接块和插接槽的内壁水平插接，所述活动板远离插接块的一侧固定安装有活动杆，所述活动杆贯穿活动腔并和活动腔的侧壁水平插接，所述活动杆的外壁活动套设有复位弹簧，所述复位弹簧的一端和活动腔的一侧固定连接，所述复位弹簧的另一端和活动板远离插接块的一侧固定连接，所述设备板的一侧设有拉动板，所述活动杆远离活动板的一端和拉动板的一侧固定连接。

优选的，所述拆装机构包括两个第一转动轴、两个第二转动轴和两个托板，两个所述托板和U型机架的内壁固定连接，两个所述托板的上表面和CT成像仪的下表面活动接触，两个所述第一转动轴及两个第二转动轴和U型机架的两端转动连接，两个所述第一转动轴的外壁均固定安装有第一限位夹板，两个所述第一限位夹板的一侧均固定安装有第一橡胶垫，两个所述第二转动轴的外壁均固定安装有第二限位夹板，两个所述第二限位夹板的一侧均固定安装有第二橡胶垫，两个所述第一橡胶垫及两个第二橡胶垫的一侧和CT成像仪的外壁活动接触，两个所述第一转动轴的一端固定均固定安装有第一锥齿轮，两个所述第二转动轴的一端均固定安装有第二锥齿轮。

优选的，所述U型机架的两端均转动安装有转杆，两个所述转杆的一端均固定安装有第三锥齿轮，所述第三锥齿轮与第一锥齿轮及第二锥齿轮啮合连接，两个所述转杆的另一端均固定安装有旋钮。

一种道路桥梁损伤的智能监测方法，包括以下步骤：

S1、桥墩内部结构探测：通过PST检测模块控制检波器模块的运行，检波器模块通过方向滤波确定桥墩的结构与缺陷；

S2、桥墩外部损伤成像：通过CT成像模块运行时的声波，穿透混凝土桥墩的构件，通过全方位声波走时的观测，构建桥墩内部分布图像，了解桥墩表面的损失情况；

S3、桥墩损伤报告的生成：通过数据处理系统及报告生成系统，对检测的数据进行分析归类并生成桥墩内部及表面的损伤情况报告表，完成桥墩损伤的自动报告。

(三)有益效果

本发明提供了一种道路桥梁损伤的智能监测装置及其监测方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该发明中，通过由PST系统、CT系统、数据处理系统和报告生成系统构建的智能监测系统，PST系统通过方向滤波将上行波及下行波走时同向轴斜率的差异分离开，分别偏移成像到发生反射的位置，确定桥墩的结构与缺陷，CT系统使用声波穿透混凝土桥墩的构件，通过全方位声波走时的观测，构建桥墩内部分布图像，了解桥墩表面的损失情况，数据处理系统及报告生成系统对检测的数据进行分析归类并生成桥墩内部及表面的损伤情况报告表，从而提高桥梁桥墩监测的便捷性，并提高桥梁桥墩监测的精确度。

(2)、该发明中，通过拼接机构将多个设备板进行拼接，并通过拆装机构将CT成像仪固定安装在U型机架内，将多个设备板固定在桥墩的上端，随着行走机构竖直方向的行走，使CT成像仪沿着桥墩的侧面自动行走，便于对桥墩的不同高度处进行成像，同时，相较于现有的技术，降低桥墩监测的作业风险。

附图说明

图1为本发明系统组成示意图；

图2为本发明设备板及CT成像仪的整体结构示意图；

图3为本发明图2中的A部放大示意图；

图4为本发明设备板及设备箱的剖切结构示意图；

图5为本发明图4中的B部放大示意图；

图6为本发明设备板的另一剖切及行走机构的连接结构示意图；

图7为本发明图6中的C部放大示意图；

图8为本发明图7中的D部放大示意图；

图9为本发明设备板的分离结构示意图；

图10为本发明图9中的E部放大示意图；

图11为本发明图10中的F部放大示意图；

图12为本发明拆装机构与U型机架的连接结构示意图；

图中，100、智能监测系统；200、PST系统；300、CT系统；400、数据处理系统；500、报告生成系统；210、PST检测模块；220、检波器模块；310、CT成像模块；320、标号比对模块；410、PST数据处理模块；420、CT数据处理模块；510、数据评价模块；520、报告生成模块；1、设备板；2、CT成像仪；11、固定耳；12、安装孔；13、凹槽；14、导轨；15、滑块；16、设备箱；17、U型机架；3、行走机构；31、转动盘；32、凸块；33、U型架；34、转轴；35、滚轮；36、伸缩杆；37、伸缩弹簧；38、齿槽；39、限位槽；391、防滑垫；4、驱动马达；41、L型支撑架；42、转动杆；5、拼接机构；51、拼接块；52、拼接槽；53、插接槽；54、活动腔；55、活动板；56、插接块；57、活动杆；58、复位弹簧；59、拉动板；6、拆装机构；61、第一转动轴；62、第二转动轴；63、第一限位夹板；631、第一橡胶垫；64、第二限位夹板；641、第二橡胶垫；65、第一锥齿轮；66、第二锥齿轮；67、转杆；68、第三锥齿轮；69、旋钮；7、托板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-12，本发明实施例提供一种技术方案：一种道路桥梁损伤的智能监测装置，包括智能监测系统100，智能监测系统100的终端分别连接有PST系统200、CT系统300、数据处理系统400和报告生成系统500，PST系统200的终端连接有PST检测模块210和检波器模块220，CT系统300的终端连接有CT成像模块310和标号比对模块320，数据处理系统400的终端连接有PST数据处理模块410和CT数据处理模块420，报告生成系统500的终端连接有数据评价模块510和报告生成模块520，通过由PST检测模块210和检波器模块220组成的PST系统200，检波器模块220通过方向滤波将上行波及下行波走时同向轴斜率的差异分离开，分别偏移成像到发生反射的位置，确定桥墩的结构与缺陷，PST检测模块210控制检波器模块220的运行及检测结果的评价，通过由CT成像模块310和标号比对模块320组成的CT系统300，CT成像模块310使用声波，穿透混凝土桥墩的构件，通过全方位声波走时的观测，构建桥墩内部分布图像，从而了解桥墩表面的损失情况，标号比对模块320内置混凝土标号数据，供CT成像模块310成像数据的参照比较，通过由PST数据处理模块410和CT数据处理模块420组成的数据处理系统400，对PST系统200及CT系统300检测得到的数据进行分析并归类，通过由数据评价模块510和报告生成模块520组成的报告生成系统500，数据评价模块510对归类后的数据进行综合评价，并由报告生成模块520生成桥墩内部及表面的损伤情况报告表；

CT系统300的终端设备包括有若干设备板1和CT成像仪2，若干设备板1竖直拼接组成，设备板1的一侧开设有凹槽13，凹槽13的内壁固定安装有导轨14，其中一个导轨14的一端滑动连接有滑块15，滑块15的一侧固定安装有设备箱16，设备箱16远离滑块15的一侧固定安装有U型机架17，设备箱16和凹槽13之间设有行走机构3，相邻两个设备板1之间设有拼接机构5，U型机架17内设有用于拆装CT成像仪2的拆装机构6，通过设置拼接机构5，拼接机构5便于实现多个设备板1的拼装，通过设置拆装机构6，拆装机构6便于完成CT成像仪2的安装和拆卸，从而提高在桥墩侧面布置CT成像仪2的便捷性，通过设置行走机构3，行走机构3便于实现CT成像仪2竖直方向的自动行走，从而便于实现桥墩不同高度位置处的成像检测，提高桥梁桥墩监测的便捷性，并降低监测的作业风险。

其中一个设备板1的两端均固定连接有两个固定耳11，固定耳11的一侧开设有安装孔12。

行走机构3包括转动盘31，转动盘31的外壁固定安装有环状阵列分布的凸块32，凸块32的一侧设有U型架33，U型架33的内壁转动安装有转轴34，转轴34的外壁固定安装有滚轮35，凸块32的一侧固定安装有两个伸缩杆36，相邻两个伸缩杆36的活塞端和一个U型架33的一侧固定连接，伸缩杆36的外壁活动套设有伸缩弹簧37，相邻两个伸缩弹簧37的一端和一个凸块32的一侧固定连接，相邻两个伸缩弹簧37的另一端和一个U型架33的一侧固定连接，凹槽13的侧壁开设有均匀分布的齿槽38，其中一个滚轮35的外壁和一个齿槽38的内壁活动接触，齿槽38及滚轮35的配合，当滚轮35以转动盘31的轴心为圆心进行公转时，滚轮35在齿槽38内以转轴34的轴心为圆心自转，配合多个伸缩杆36及多个伸缩弹簧37的收缩与伸展，滚轮35逐一进入相邻的一个齿槽38内，从而实现转动盘31竖直方向的行走，凹槽13的另一侧壁开设有均匀分布的限位槽39，限位槽39的开口大于齿槽38的开口，通过设置限位槽39，限位槽39的设置提高滚轮35的稳定性，避免滚轮35及转动盘31向下掉落，限位槽39的内壁固定安装有防滑垫391，另一个滚轮35的外壁和一个防滑垫391的一侧活动接触。

设备箱16的内壁固定设有驱动马达4，驱动马达4的外壁固定安装有L型支撑架41，L型支撑架41的一侧和设备箱16的内壁固定连接，驱动马达4的驱动输出端固定安装有转动杆42，转动杆42远离驱动马达4的一端和转动盘31的一侧固定连接。

拼接机构5包括若干拼接块51，相邻两个拼接块51和一个设备板1的一端固定连接，设备板1远离拼接块51的一端开设有两个拼接槽52，拼接块51和拼接槽52的内壁竖直插接，拼接块51的一侧开设有插接槽53。

拼接槽52的内壁开设有活动腔54，活动腔54的内部设有活动板55，活动板55的一侧固定安装有插接块56，插接块56和插接槽53的内壁水平插接，活动板55远离插接块56的一侧固定安装有活动杆57，活动杆57贯穿活动腔54并和活动腔54的侧壁水平插接，活动杆57的外壁活动套设有复位弹簧58，复位弹簧58的一端和活动腔54的一侧固定连接，复位弹簧58的另一端和活动板55远离插接块56的一侧固定连接，设备板1的一侧设有拉动板59，活动杆57远离活动板55的一端和拉动板59的一侧固定连接。

拆装机构6包括两个第一转动轴61、两个第二转动轴62和两个托板7，两个托板7和U型机架17的内壁固定连接，两个托板7的上表面和CT成像仪2的下表面活动接触，两个第一转动轴61及两个第二转动轴62和U型机架17的两端转动连接，两个第一转动轴61的外壁均固定安装有第一限位夹板63，两个第一限位夹板63的一侧均固定安装有第一橡胶垫631，两个第二转动轴62的外壁均固定安装有第二限位夹板64，两个第二限位夹板64的一侧均固定安装有第二橡胶垫641，两个第一橡胶垫631及两个第二橡胶垫641的一侧和CT成像仪2的外壁活动接触，两个第一转动轴61的一端固定均固定安装有第一锥齿轮65，两个第二转动轴62的一端均固定安装有第二锥齿轮66。

U型机架17的两端均转动安装有转杆67，两个转杆67的一端均固定安装有第三锥齿轮68，第三锥齿轮68与第一锥齿轮65及第二锥齿轮66啮合连接，两个转杆67的另一端均固定安装有旋钮69。

本发明还提供了一种道路桥梁损伤的智能监测方法，包括以下步骤：

S1、桥墩内部结构探测：通过PST检测模块210控制检波器模块220的运行，检波器模块220通过方向滤波确定桥墩的结构与缺陷；

S2、桥墩外部损伤成像：通过CT成像模块310运行时的声波，穿透混凝土桥墩的构件，通过全方位声波走时的观测，构建桥墩内部分布图像，了解桥墩表面的损失情况；

S3、桥墩损伤报告的生成：通过数据处理系统400及报告生成系统500，对检测的数据进行分析归类并生成桥墩内部及表面的损伤情况报告表，完成桥墩损伤的自动报告。

使用时(工作时)，当需要对道路桥梁的桥墩进行监测时，工作人员首先将CT成像仪2放置在一个U型机架17内，且CT成像仪2的下表面和两个托板7的上表面接触，然后分别手动转动两个旋钮69，两个旋钮69使两个转杆67转动，两个转杆67转动的同时使两个第三锥齿轮68转动，两个第三锥齿轮68驱动两个第一锥齿轮65及两个第二锥齿轮66转动，且相邻的一个第一锥齿轮65与一个第二锥齿轮66呈同步反向转动，两个第一锥齿轮65及两个第二锥齿轮66使两个第一转动轴61及两个第二转动轴62转动，两个第一转动轴61及两个第二转动轴62使两个第一限位夹板63及两个第二限位夹板64转动，此时，相邻的一个第一限位夹板63和一个第二限位夹板64呈相向转动状态，两个第一限位夹板63及两个第二限位夹板64通过两个第一橡胶垫631及两个第二橡胶垫641将CT成像仪2夹紧，从而方便的实现了CT成像仪2的固定，进而有效的提高了固定CT成像仪2的便捷性，同时，便于后续拆卸更换CT成像仪2；

接着，背向拉动一个设备板1一端的两个拉动板59，两个拉动板59通过两个活动杆57及两个活动板55使两个插接块56水平移动，此时的两个插接块56呈相互远离状态，使两个插接块56移动至对应的活动腔54内，同时，两个复位弹簧58收缩，然后将一个设备板1一端的两个拼接块51插入至另一个设备板1一端的两个拼接槽52内，此时两个设备板1呈竖直拼接状态，然后松开两个拉动板59，两个复位弹簧58伸展，并通过两个活动板55使两个插接块56相互靠近，两个插接块56水平插入至对应的插接槽53内，此时两个插接块56对拼接后的两个设备板1进行固定，然后根据上述描述的操作步骤完成多个设备板1的拼接，从而方便的实现了设备板1的拼接，进而便于后续对桥墩的不同高度位置处进行成像检测；

随后，工作人员通过四个固定耳11及膨胀螺栓将最上端的一个设备板1固定在桥墩的侧面，并开启驱动马达4，驱动马达4的驱动轴使转动杆42转动，转动杆42使转动盘31转动，转动盘31通过多个凸块32、多个伸缩杆36及多个伸缩弹簧37使多个U型架33及多个滚轮35以转动盘31的轴心为圆心转动，受转动盘31的自转及多个齿槽38和多个限位槽39的作用，多个滚轮35沿着齿槽38的竖直分布而向下移动，同时，设备箱16使滑块15沿着导轨14的表面竖直向下滑动，并通过U型机架17使CT成像仪2沿着桥墩的侧面竖直下降，使CT成像仪2所处的高度与待成像区域的高度相匹配，从而方便的实现了CT成像仪2竖直方向的自动行走，便于对桥墩的不同高度处进行成像，同时，相较于现有的技术，降低桥墩监测的作业风险。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。