基于YOLOv5和DeepLabv3+的桥梁结构病害智能识别技术

传统以人工为主的桥梁表观病害识别方式存在着效率低下、风险高等问题，已不能满足当今桥梁检测任务的要求。针对上述问题，本研究结合目标检测与语义分割技术，提出了一套桥梁表观病害智能识别算法，完成了桥梁病害的智能识别与尺寸计算任务。研究中通过多种手段收集桥梁病害图像，构建桥梁表观病害目标检测数据集和语义分割数据集；训练了YOLOv5病害识别及定位网络和DeepLabv3+病害区域提取网络；对病害区域提取结果进行噪点去除、毛刺剔除、裂缝体分解等预处理后，采用邻域划分和正交骨架实现了病害长、宽尺寸的计算，并在桥梁实拍病害图像上进行了算法测试。本研究开发的病害识别技术实现了桥梁表观病害高效率、高精度的自动识别和尺寸计算，提升了桥梁检测的工作效率和安全性。     

桥墩基础病害水下检测方法的对比与应用

以多座桥梁基础病害的水下检测为背景,分别采用潜水检测、组合式水下摄像仪检测及水下机器人检测进行水下基础表观病害识别,三维激光扫描、水下声呐三维扫描、GPS结合水深仪进行桥墩基础冲刷状态与形态识别,考虑地理环境、水流速度、浑浊度、透明度等多种环境和水文参数对识别效果与效率的影响,对比不同水下识别方法的适用性与有效性。结果表明,组合式水下摄像检测仪、水下机器人及水下声呐三维扫描分别具有速度快、效率高与深水检测的优势,但对检测环境有一定要求,且操作较复杂;潜水检测对水质要求较低,但速度慢、检测费用高、潜水员人身安全威胁较大;三维激光扫描特别适用于枯水期基础暴露状态的冲刷识别;GPS结合水深仪技术具有实时性、全天候、精度高等优点,但冲刷识别效率不高,无法快速识别;实际应用中需根据不同桥梁基础病害形式及测试环境进行水下识别方法选择。     

桥梁检测车在桥梁检测中的应用

针对桥梁在使用过程中出现的各种病害问题,提出了应用桥梁检测车对桥梁病害进行检测的方法,并且对桥梁检测技术的应用进行了详细的介绍。     

基于图像连通域的桥梁裂缝提取方法

裂缝是水泥混凝土桥梁的一种常见病害形式,基于图像的桥梁裂缝病害检测是实现桥梁数字化无损检测的一项新技术.为此,提出了一种基于图像连通域的桥梁裂缝提取方法,以实现从桥梁图像上准确识别裂缝,并提取其特征参数.针对水泥混凝土桥梁图像采集时,施工接缝、光照、污损、抖动等因素造成的干扰,主要分3个步骤实现裂缝目标的提取:(1)对...     

融合BIM与影像建模技术的桥梁检测方法及其应用研究

针对目前常用高速公路桥梁检测方法信息零散化、覆盖不全、可追溯性差、准确性不高的问题,提出了一种融合BIM与影像建模技术的桥梁检测新方法。在研究高速公路桥梁运维管养BIM模型特点、分类和编码规则基础之上,尝试建立了桥梁运维管养BIM模型数据库;为丰富BIM模型中的病害信息,采用影像建模技术,实现了既有桥梁的运维信息模型的快速重构和基于该模型的桥梁病害快速识别、测量与外观病害信息入库,为将BIM与影像建模技术有机融合作为一种新的技术手段高效应用于高速公路桥梁维护和检测中提供了参考与建议。     

混凝土结构缺陷的红外热成像检测识别技术

根据红外热辐射原理,研发出对混凝土结构主动激励、红外成像采集、红外图像处理分析等设备和系统,并进行了桥梁结构内部空洞病害类等缺陷检测的模型试件试验及公路桥梁实桥试验研究;试验研究表明通过接收来自混凝土表面的热辐射值,可以对其结构内部的缺陷状态作出基本判断。但混凝土结构在无主动激励时,其周围介质的温度差值较小,红外图像不会反映出内部缺陷状态;在对混凝土进行人为主动激励的条件下,结构内部缺陷介质的影响使其产生温度场发生变化,通过自主研发的数字热红外成像仪,采集获得了混凝土表面温度场分布的热像图谱,从而实现混凝土内部缺陷识别判定,不但完成了主动激励的混凝土结构模型试件的试验工作,还成功应用于运营桥梁结构体的缺陷检测工作;采集到桥梁结构表面非常清晰的温度场图谱,实现了对桥梁结构混凝土内部空洞类等缺陷的有效检测和识别。并对内部设有缺陷的模型试件试验及已运营的实桥检测试验对比、分析验证了主动激励红外检测方法的准确性及可靠性,成功攻克了快速检测混凝土内部缺陷病害识别的难题。     

基于无人机及Mask R-CNN的桥梁结构裂缝智能识别

桥梁结构表面裂缝检测为桥梁状态识别、病害治理、安全评估提供了重要状态信息和决策依据。为解决传统人工检测方法存在的危险性高、影响交通、费用昂贵等问题,提出基于无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）及深度学习的桥梁结构裂缝智能识别方法。采用大疆M210-RTK多旋翼无人机进行贴近航摄,获取桥梁结构混凝土表面高清图像;利用SDNET裂缝数据集等图像资源,制作1 133张标记裂缝精确区域的深度学习训练样本图像库;引入掩膜区域卷积神经网络（Mask R-CNN）深度学习算法,训练和建立Mask R-CNN裂缝识别模型;基于Mask R-CNN裂缝识别模型,采用矩形滑动窗口模式扫描混凝土表面高清图像,实现裂缝自动识别和定位。构建包含图像二值化、连通域去噪、边缘检测、裂缝骨架化、裂缝宽度计算等流程的图像后处理方法,实现裂缝形态及宽度信息自动获取。通过精度验证试验,证实采用M210-RTK无人机+ZENMUSE X5S相机+45 mm奥林巴斯镜头的组合装备,当无人机至桥梁结构表面垂直距离为10.0 m时,无人机方法识别的裂缝宽度与裂缝测量仪结果吻合,其绝对误差小于0.097 mm,相对误差小于9.8%。将该无人机裂缝检测方法应用于高136.8 m长沙市洪山大桥桥塔表面裂缝检测,采用深度学习Mask R-CNN算法进行裂缝智能识别,其裂缝识别准确率和召回率分别达到92.5%和92.5%。研究结果表明：无人机桥梁裂缝检测方法可实现高耸桥梁结构表面裂缝的远程、非接触、自动化检测,具有重要的科学研究和工程应用价值。     

基于摄像测量原理的公路隧道快速检测系统应用与发展

为满足运营隧道高效检测需求,基于摄像测量原理的公路隧道快速检测系统应运而生。结合现场应用,将该检测系统与人工检测技术进行对比分析,发现该系统:1)检测效率高、可识别一定程度的病害; 2)存在检查项目有限、桩号及病害定位误差、病害识别失真等缺陷。     

基于深度学习的钢桥桥面铺装病害识别与量化方法

受反复的交通荷载、温度变化、风载等的影响,钢桥桥面铺装的应力状态复杂,加上柔性的桥面铺装与刚性钢桥结构力学相容性问题,钢桥桥面铺装易出现早期病害。为了识别、分类和量化钢桥桥面铺装典型病害,文中提出一种基于深度摄像头Kinect V2和深度学习的桥面铺装病害识别方法。先通过传感器采集桥面铺装病害图像,创建带标识的数据库,并将其转化为训练集,然后利用YOLOv5对训练集的原始数据进行训练、验证与测试,获得桥面铺装病害识别、分类和量化结果。结果表明,基于深度学习,利用随机采样一致性(RANSAC)可以实现RGB-D传感器在不同工作距离上的平面拟合,达到对桥面铺装病害的高效识别,各类病害的识别误差均可控制在10%以内;与人工识别方法相比,利用简单图像采集设备和机器学习的智能识别方法能以较低的成本在不影响交通的条件下完成钢桥桥面铺装病害识别与量化,计算效率更高,可大大节省人工和时间成本,且能保证识别结果在一定精度范围内。     

考虑粗糙度影响的桥梁损伤识别间接测量方法

基于间接测量技术，采用国际标准化组织建议的功率谱密度函数（PSD）模拟路面粗糙度等实际因素在车桥耦合模型中的影响，提出一种通过检测车辆在桥梁上运行，并利用安装在检测车辆上的传感器所得的动力响应信号来识别梁弯曲刚度，进而进行结构损伤识别的间接测量新方法。考虑到应用该新方法过程中路面粗糙度等实际因素易产生不利影响，提出利用车频及车辆阻尼比相同的2辆检测车位移信号相减的方法来消除路面粗糙度产生的影响。首先通过理论推导对该方法进行理论验证，接着采用数值模拟的方法分别对采用该方法消除路面粗糙度影响的可行性、桥梁损伤位置识别的可行性以及损伤程度识别的可行性进行验证，最后采用该方法进行实桥实测试验。研究结果表明：所提方法可以有效消除路面粗糙度等实际因素对间接测量技术的不利影响，可以有效地识别梁弯曲刚度，进而达到桥梁损伤识别的目的，有助于推动基于动力测试的间接测量技术在桥梁结构损伤识别工作中的实际应用。     

桥梁病害智能诊断与养护决策系统研究

为解决桥梁检测与养护过程中病害的智能诊断与养护决策问题,在构建桥梁病害核心知识库、核心算法体系等的基础上,研究开发了一套桥梁检测病害智能诊断与决策系统,并以梁式桥为例,通过测试验证,实现了梁式桥常规病害的实时智能诊断、成因分析、养护对策报告一键生成。该系统与桥梁检测、养护系统终端无缝衔接,可提高梁式桥病害诊断和决策的智能化水平。     

钢箱梁外表面病害智能化检测技术研究

钢箱梁结构外表面涂层老化、锈蚀、开裂等病害是桥梁结构安全性和耐久性的重要影响因素,上述病害的定期检查是桥梁结构运营期十分重要的工作之一。此前,钢箱梁外表面病害检测主要采用人工巡检的方式。然而,对于钢箱梁体量大的跨海大桥而言,人工巡检工作量大、耗时长,且存在部分位置检测人员难以到达以及相应的安全隐患等问题,随着时间的推移,检测人员的工作质量也会逐渐地趋于不稳定。港珠澳大桥依托国家重点研发项目“港珠澳大桥智能化运维技术集成应用”,研发智能巡检机器人,对钢箱梁外表面进行病害检测,目的是提高检测效率与检测工作质量的持续稳定性。介绍了港珠澳大桥钢箱梁外表面智能化检测技术和应用效果,可为类似的工程检测作业提供参考。     

基于机器视觉法的桥梁表观病害检测研究综述

桥梁作为重要的基础设施,承担着道路交通和人员、货物运输等重要任务。桥梁表观病害的及时有效检测具有确保公共安全、延长桥梁使用寿命、及时排查风险等重大意义,有助于提高桥梁服役阶段的可靠性和耐久性。近年来,随着计算机视觉、人工智能等技术的快速发展,机器视觉法逐渐成为了桥梁表观病害检测的新兴手段之一。首先,通过详细分析近年来该领域的多篇相关文献,综述了基于机器视觉法进行桥梁表观病害检测的关键技术,包括检测平台研发技术、数据采集技术、图像处理技术、三维建图技术、病害定位技术和病害参数量化技术等。其次,通过分析现有研究开展检测工作的流程,总结了基于机器视觉法进行桥梁表观病害的技术框架,并分析了其中各个流程之间的功能与联系。上述关键技术的综述与技术框架的总结可为研究者开展检测工作提供一定的参考。最后,根据现有研究在实施检测任务时自动化程度的不同,提出了基于机器视觉法进行桥梁表观病害检测的智能化分级,包括人工检测辅助、病害定位检测、局部自动检测、整体自动检测、高度自动检测和完全自动检测6个等级。对比文献研究可知,现有研究虽然已经脱离了传统的人工检测的阶段,但仍与完全自动检测具有一定的差距。该领域仍具有...     

基于病害发展状况的桥梁检查评估模型应用

桥梁检查是桥梁养护工作中通过调查桥梁结构病害情况,分析当前桥梁技术状况的一项内容,但目前桥梁检查存在工作效率低、工作量大、评估分析繁琐、存档记录缺失等突出问题,影响了项目评估结果的及时性和可靠性。该文以桥梁病害发展情况,作评价指标的扣分值修正,建立基于病害状况修正的桥梁技术状况的评估模型,从桥梁技术状况评分变化得到桥梁病害的变化规律,突出了桥梁病症所在,有利于检查数据在桥梁技术状况评定中的高效应用。     

预应力桁式组合拱桥病害处治方法研究

预应力夯实组合拱桥以其优越的经济性和合理的受力性能,在我国进行了广泛的推广,但由于当时设计和施工经验不足,以及近些年来公路交通量的剧增和道荷载等级的提高使得相当大一部分预应力桁式组合拱桥受到不同程度的损伤。目前,对这些损伤桥梁的病害处治就显得迫在眉睫。为了研究预应力桁式组合拱桥病害发生的原因及处治方法,本文以某大桥为例,对桥梁结构进行了相关的现场检测、结构整体和局部建模分析、病害处治设计和加固后桥梁静载试验验证等工作,以期对比寻找良好的病害处治设计方法,为以后的桥梁病害处理提供理论依据经验借鉴。     

桥梁信息管理与健康监测系统设计与开发

为实现桥梁从施工期到运营期信息化、数字化和智慧化管理,通过桥梁信息管理与健康监测系统的设计与开发,即按照全面的桥梁基础资料管理、长期运营监测数据与定期检测成果相结合、定期检测成果与加固维修措施相结合的原则,实现了桥梁全寿命期的一体化信息管理系统的融合及应用。系统提供了监测管理模块的多源数据采集、测点管理、图形绘制、监测预警,检测管理模块的移动端病害录入、技术状况评估、历年病害统计对比,加固维修管理模块的对策措施和费用匡算等功能。依据桥梁长期监测数据、检测病害,可综合评判桥梁健康状况,为今后开展桥梁养护管理及加固维修提供依据,有效提升桥梁运维管理水平。     

道路桥梁检测中的拉索频率识别技术

阐述将拉索频率识别技术应用于道路桥梁检测中的具体应用，进而提出振动频率法原理和相应计算公式。通过试验案例，指出利用IBIS-FS系统进行多阶频率识别，并进一步分析影响拉索索力测量的重要因素，具体包括：拉索边界条件、设置抗弯强度、频谱分析结果的精确度以及减振器装置、拉索垂度等。未来随科学技术发展，拉索频率识别技术应用，其精确能够准确识别桥梁道路振动频率。     

基于预应力损失识别的连续刚构桥内力计算方法

从连续刚构桥病害成因出发,以桥梁实测挠度为基础,采用位移影响矩阵建立非确定性预应力损失与主梁下挠的关系,通过求解非线性约束优化问题,识别非确定性损失大小及分布,可以得到由此产生的内力增量,进而计算桥梁实际受力状态。由于未考虑箱梁开裂及徐变模型误差等因素,预应力非确定性损失识别结果存在一定程度的夸大。通过不同约束条件的敏感性计算,分析了损失比取值范围对损失识别结果及内力计算结果的影响。将此方法应用于某桥的承载力分析中,计算结果与桥梁实际情况符合性较好,对同类桥梁的计算分析及加固设计有一定的参考意义。     

国内外桥梁病害标准的比较研究

现有的桥梁病害等级评估技术已难以满足日益重要的桥梁管理养护的需求,为了全面掌握当前世界范围内关于桥梁病害等级的研究成果,从整体思想、具体的病害标准实例、标准使用方法、先进性及存在的不足等方面,系统地分析总结了奥地利、丹麦、法国、德国、加拿大、美国及中国的桥梁构件病害等级的不同评价标准,虽各国的病害标准都有其优越的一面,但都难免存在粗略、定性模糊化等不足;结合桥梁病害的检测与评估工作,围绕病害标准的层次性、客观性、明确程度、先进性、检测及评估的可操作性等关键指标,详细具体地研究了当前病害标准存在的诸多技术缺陷,最后提出以病害标准化技术作为病害评估的发展方向,提高桥梁病害标准的技术水平。     

高速公路桥梁典型病害分析与加固方案设计

受损桥梁病害分析是加固方案设计是否成功的根本。借助模型计算和先进的检测方法来确定病害类型,分析受损桥梁的病害成因,提出最经济、合理、可靠的加固方案,从而达到延长桥梁使用寿命的基本目标。本文结合实际工程,从探求受损桥梁病害成因入手,对桥台、空心板、桥梁撞击等典型病害提出了合理的加固方案,对类似病害的桥梁有一定参考价值。