本發明屬于橋梁檢測,具體為一種自動化橋梁道路數據測量方法。
背景技術:
1、自動化橋梁道路是一個融合了多種先進技術的領域,旨在提高橋梁道路的運營效率、安全性和可靠性,作為交通系統中的樞紐工程,其安全運行是交通系統暢通無阻的重要保證,在國民經濟高質量發展中有著重要作用,大跨度橋梁的出現更是讓天險變為坦途,為山區人民帶來了生活上的便利,橋梁在使用過程中會受到車輛、水、風、地震等多種因素的影響,其使用狀態一直處于動態變化中,橋梁的災害具有累積性、突發性等特點,所以必須經常開展橋梁安全檢查和健康評估,保證橋梁在設定的運行期內安全穩定,然而,許多橋梁處于地形十分復雜的環境中,人員和檢測設備難以對橋梁與水面的風速情況測量,且許多橋梁單跨長度大、總長度大、高程大,增加了人員的檢測量,也增加了檢測過程中的測量誤差,也不能得出橋梁對抗極端天氣的性能,對此,我們提出了一種自動化橋梁道路數據測量方法。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足,本發明提供了一種自動化橋梁道路數據測量方法,以解決以上技術問題。
2、為實現上述目的,本發明提供如下技術方案:一種自動化橋梁道路數據測量方法,數據測量步驟為:
3、s1、檢測人員在橋梁道路底部對工業無人機進行釋放,操控無人機飛至橋梁頂部,通過拍攝頭對橋梁道路來往車輛進行實時拍攝,將拍攝結果進行上傳;
4、s2、通過圖像分析模塊對圖像進行預處理,提取出畫面中來往車輛的特征,來判斷出當前橋梁道路的車流量情況;
5、s3、操作無人機在橋梁頂部的一端進行懸停,通過風杯風速計去測量橋梁第一位置段的風速情況,進行數據記錄;
6、s4、操作無人機在橋梁頂部的中端進行懸停,通過風杯風速計去測量橋梁第二位置段的風速情況,進行數據記錄;
7、s5、操作無人機在橋梁頂部的另一端進行懸停,通過風杯風速計去測量橋梁第三位置段的風速情況,進行數據記錄;
8、s6、將三組數據進行上傳,通過評估模型將數據代入,對橋梁的抗極端天氣安全性進行評估,對存在的安全隱患做出加固處理,保障橋梁道路安全。
9、優先地,s1步驟中檢測人員檢測的時間為下午時間段,實時拍攝的時間為2小時,對來往車輛進行記錄拍攝,拍攝頭為高清攝像頭。
10、優先地,s2步驟中圖像預處理包括圖像去噪、圖像增強與圖像背景去除,其中圖像去噪通過高斯濾波來去除圖像中的噪聲,去提升圖像的清晰度,圖像增強通過平滑算法來調整圖像的對比度與亮度。
11、優先地,高速濾波公式為:
12、f(x)=c*exp[-(x-k)^2/(2σ^2)]
13、其中c為常數,k為均值,σ為標準差,x為像素點,f(x)為該點經過濾波后的值,公式用以描述像素點的權重,通過對圖像的每個像素點及其鄰域進行加權平均,來達到平滑圖像、消除噪聲的目的,其中,σ參數決定了濾波器的寬度,即影響范圍,σ越大,濾波效果越明顯,圖像越模糊,反之,σ越小,濾波效果越弱,圖像細節保留越多。
14、優先地,平滑算法公式為:
15、s1=αy+(1-α)s1-1
16、其中s1為預測期1的平滑值,y為實際觀測值,α為平滑常數,s1-1為前一個預測期的平滑值,公式為一個加權平均的形式;
17、圖像背景去除通過分隔法進行處理,分割法將圖像劃分為不同區域的過程,將前景與背景分開,采用閾值分隔進行分隔,通過設定多個閾值,將圖像的像素分為不同的類別,對像素集合進行劃分,得到的每個子集形成一個與現實景物相對應的區域,各個區域內部具有一致的屬性,通過灰度級觸發選取多個閾值來實現。
18、優先地,s2步驟中提取的車輛特征包括車輛的車牌、車輛外殼與車輛輪胎特征,車流量通過對畫面上的數量進行實時記錄,來得出2小時內,橋梁道路上的車輛數值;其計算公式為:
19、k=s/t
20、其中k為車流量公式,s為通過的車輛數,t為時間,k的定義為在特定時間段內通過某一斷面的車輛數除以該時間段的長度。
21、優先地,s3步驟中通過風杯風速計進行測量,風杯風速計測量原理風吹過時,風杯旋轉,風杯旋轉速度與風速成正比,風速越大,風杯旋轉速度越快,風杯旋轉時,內部傳感器將旋轉速度轉化為電信號,經過處理轉換為風速值。
22、優先地,s3步驟中測量的時間為1小時,對測量的數據進行記錄;s4步驟中測量的時間為第二天的同一時間段,并保證天氣保持在相同的狀態下;s5步驟中測量的時間為第三天的同一時間段,也保證天氣保存在相同狀態下。
23、優先地,s6步驟中評估模型用以評估出橋梁在極端天氣條件下的安全性。
24、優先地,s6步驟中評估方式通過利用收集的數據,建立橋梁與天氣因素之間關系,模擬不同天氣條件下橋梁的受力情況和結構響應,評估不同天氣條件下橋梁的安全性能,針對評估結果,制定安全應對措施;
25、橋梁與天氣因素之間關系為有限元的小的互連子域組成,對每一單元假定一個近似解,推導求解這個域總的滿足條件,得到問題關系解。
26、與現有技術相比,本發明的有益效果如下:
27、本申請通過采用無人機輔助測量的方式,對橋梁道路的車流量數據進行監測分析車流量,并通過風杯風速計來對橋梁上的風速進行測量,建立橋梁與天氣因素之間關系,模擬不同天氣條件下橋梁的受力情況和結構響應,評估不同天氣條件下橋梁的安全性能,對橋梁的抗風性能進行評估,做出預防措施,減少人工的檢測量,降低測量誤差。
1.一種自動化橋梁道路數據測量方法,其特征在于,數據測量步驟為:
2.根據權利要求1所述的自動化橋梁道路數據測量方法,其特征在于:s1步驟中檢測人員檢測的時間為下午時間段,實時拍攝的時間為2小時,對來往車輛進行記錄拍攝,拍攝頭為高清攝像頭。
3.根據權利要求1所述的自動化橋梁道路數據測量方法,其特征在于:s2步驟中圖像預處理包括圖像去噪、圖像增強與圖像背景去除,其中圖像去噪通過高斯濾波來去除圖像中的噪聲,去提升圖像的清晰度,圖像增強通過平滑算法來調整圖像的對比度與亮度。
4.根據權利要求3所述的自動化橋梁道路數據測量方法,其特征在于,高速濾波公式為:
5.根據權利要求3所述的自動化橋梁道路數據測量方法,其特征在于,平滑算法公式為:
6.根據權利要求1所述的自動化橋梁道路數據測量方法,其特征在于:s2步驟中提取的車輛特征包括車輛的車牌、車輛外殼與車輛輪胎特征,車流量通過對畫面上的數量進行實時記錄,來得出2小時內,橋梁道路上的車輛數值;其計算公式為:
7.根據權利要求1所述的自動化橋梁道路數據測量方法,其特征在于:s3步驟中通過風杯風速計進行測量,風杯風速計測量原理風吹過時,風杯旋轉,風杯旋轉速度與風速成正比,風速越大,風杯旋轉速度越快,風杯旋轉時,內部傳感器將旋轉速度轉化為電信號,經過處理轉換為風速值。
8.根據權利要求1所述的自動化橋梁道路數據測量方法,其特征在于:s3步驟中測量的時間為1小時,對測量的數據進行記錄;s4步驟中測量的時間為第二天的同一時間段,并保證天氣保持在相同的狀態下;s5步驟中測量的時間為第三天的同一時間段,也保證天氣保存在相同狀態下。
9.根據權利要求1所述的自動化橋梁道路數據測量方法,其特征在于:s6步驟中評估模型用以評估出橋梁在極端天氣條件下的安全性。
10.根據權利要求1所述的自動化橋梁道路數據測量方法,其特征在于:s6步驟中評估方式通過利用收集的數據,建立橋梁與天氣因素之間關系,模擬不同天氣條件下橋梁的受力情況和結構響應,評估不同天氣條件下橋梁的安全性能,針對評估結果,制定安全應對措施;