随着我国桥梁建设的发展,桥梁的检测技术也在日新月异,一些新的技术也在引入桥梁检测行业。对于桥梁检测工程师朋友们来讲,未来的桥梁检测会是怎样的呢?
一、桥梁定期监测
随着技术的发展未来的桥梁定期检测会实现全自动高精度检测,并利用人工智能。虽然目前一些智能检测设备如爬索机器人、无人机、水下机器人以及攀爬机器人已经在桥梁检测领域中开展了大量的研究以及示范应用,但距离大规模应用还有很长的一段时间。目前大量的桥梁常规检测仍然主要依靠人工来进行检测,检测工程师苦不堪言;此外人工检测的质量主要依靠检测人员的责任心以及专业经验,这也是制约桥梁检测质量的关键因素。随着人工智能、大数据、桥梁等技术的发展,智慧桥梁以及桥梁智慧管养等概念也是行业内很火的词语。这些理念的重要支撑需要科学、客观、准确的基础数据的支撑,这就需要桥梁检测,包括日常检测、定期检测、特殊检测等均需要实现自动化、智能化。
桥梁定期检测需要对桥梁各部件进行详细的检测,这就需要检测人员接近桥梁构件,对于一些复杂的桥梁可能很难实现。采用智能化的检测设备就需要搭载平台作为载体,由于桥梁结构形式的多样化,未来可能就会有水下机器人、各式各样的如附壁式机器人、攀爬式机器人、桥上行走式甚至组合式机器人以及无人机等平台。
桥梁外观检测目前采用无人机以及远程摄像等设备,其适用性受限主要原因是由于图像设备的精度以及病害的识别技术还达不到要求的精度。随着太赫兹波成像、量子成像技术以及激光雷达成像等3D成像新技术的发展,未来将会在桥梁检测外观检测中大规模应用。基于量子物理原理制造的相机不仅在性能上超越经典相机,而且能够实现传统相机无法实现的功能。在2020年12月宣布中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,构建了76个光子100个模式的量子计算原型机“九章”。“九章”计算机使得我国成功达到了量子计算研究的第一个里程碑,随着量子关键关键成像的技术的研究,将会推动一轮的成像技术的革命。
未来的桥梁检测将会出现各种机器人、无人机、水下机器人等平台搭载微型的量子相机、太赫兹波相机等袖珍相机,在空中、沿着结构以及在桥梁水下按照设定的路线或智能规划巡航路线对桥梁进行全方位的检测。这样就会避免人工检测由于责任心、经验等所致的漏检问题,这些高科技设备就会全面、准确记录桥梁所有构件的病害情况。智能检测系统通过人工智能AI评定系统对桥梁进行准确技术状况评价,AI智能检测系统可以相关规范、专家经验、结构的评估技术可以高度通过神经网络技术、深度学习等实现对病害准确评级。
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二、桥梁承载能力评估
目前桥梁承载能力主要是依靠桥梁结构承载能力检算以及桥梁荷载试验来是实现桥梁结构承载能力的评估。结构承载能力检算的依据是桥梁结构几何线型、结构缺陷以及材质状况以及动力性能检测的结果,因此其未来发展也会依靠自动化检测技术进行智能化的检测。未来的场景是通过自动化3D成像技术可以实现桥梁线型、外观检测,桥梁材质检测可以通过机器人手臂控制各种材质试验设备对桥梁材质如回弹强度、碳化深度、锈蚀电位等实现自动化检测。而桥梁结构动力特性可以通过车载智能化设备搭载振动测试系统在正常行车条件下对桥梁结构动力特性进行测试分析。
对于传统的桥梁荷载试验可能费时费力、成本较高,许多专家学者也在进行各种桥梁荷载试验的快速试验方法研究。未来桥梁荷载试验会会利用各种先进的测量技术如高精度成像、毫米波变形测量等首先实现桥梁快速荷载试验。如采用无人机搭载高精度毫米波雷达变形测量来实现大跨径、超大跨径高精度测量问题(这需要在调高无人机惯导定位精度的基础上)。在技术发展到一定程度,桥梁荷载荷载试验可能会出现 类似道路快速检测车一样的试验检测车,检测车搭载各种类型的高精度传感器,实现对桥梁的快速荷载试验。采用桥梁试验检测车在桥梁通行时可以实现对桥梁荷载试验需要的各种参数进行快速准确的测量,而不需要在桥梁布设其它设备。
三、桥梁结构监测
桥梁结构监测近20年来一直是国内外研究的热点,但桥梁结构监测系统的运行效果也一直是制约其发展的因素。桥梁健康监测系统实施的主要目的是通过对反映桥梁健康状况的各种参数进行分析来实现对桥梁健康状况的评估。桥梁监测参数的准确可靠是实现其监测目的的关键因素,因此新技术发展可能会出现各种高精度传感器会应用到桥梁监测系统。有的学者尝试将遥感卫星变形测量应用到桥梁健康监测中,但由于遥感卫星有一定的寻访周期(最短的可能也要几天)、测试精度、不同干涉图像所对应的桥梁荷载状况不同等是影响其应用的主要因素。随着遥感卫星数量增多,未来能否像利用GPS定位系统一样,同时利用多颗遥感卫星来进行实时监测呢?同时获取多颗遥感卫星的实时影像,利用影像数据进行变形数据提取和车辆分布状况的分析。此外毫米波雷达技术、太赫兹波雷达、激光雷达以及量子传感器等新技术未来可能都会在桥梁健康监测中应用。