一种异形结构设施的检测装置的制作方法

本发明涉及工程检测装置技术，尤其是涉及一种异形结构设施的检测装置。

背景技术：

1、传统桥梁检测是通过人工检测或检测车检测的方式。人工检测存在难度系数高，存在检测盲区，检测人员安全性难以保障，效率低，人力物力投入大等问题；检测车检测存在适用性较为局限，资金投入大等问题。两种方法均不能满足日益增长的桥梁检测维护需求。

2、目前，随着计算机视觉、图像处理技术的成熟与商用无人机的普及与成本的降低，基于无人机在桥梁检测领域也得到越来越多的尝试与应用。现有流行的远程无人机桥梁外观检测方式是通过人工控制无人机进行桥梁表面的拍摄检测，一般由多名专业技术人员分别控制机身运动、检测摄像等部分进行飞行和数据采集，采集数据实时显示在地面站监控屏幕上，检测人员根据监控判断是否存在病害。该方法可有效降低人工检测及检测车检测的部分不足，但仍然存在对无人机飞手水平要求高、易坠机、易出现检测盲区等不足。

3、cn109060281a公开了一种基于无人机的一体化桥梁检测系统，包括桥梁建模无人机a、桥梁表面数据采集无人机b、地面综合信息处理控制系统，地面综合信息处理控制系统包括3d坐标建模系统、无人机巡航路径规划系统、桥面缺陷检测及标注系统、桥梁质量检测报告生成系统。虽然该专利技术实现了桥梁检测过程的自动化，但一次检测需要两种完成不同飞行任务的无人机，由于无人机续航时间有限，需要对两组无人机频繁更换电池，大大降低了无人机现场图像采集数据的效率，因此无法完成长时间、繁重的巡检任务，巡检效率较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种能够适应不同结构的检测物，提升检测准确性，同时能够及时给无人机充电，使得无人机能够更好的完成繁重的巡检任务的异形结构设施的检测装置。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种异形结构设施的检测装置包括车载及供电系统、若干无人机和若干个无人机停机座，其中，无人机与无人机停机座数量对应；所述车载及供电系统包括运输车辆、车载发电机供电模块和无人机管控平台；所述无人机停机座设置于运输车辆上；所述无人机管控平台分别与无人机及无人机停机座通信连接；

4、所述车载发电机供电模块用于为无人机管控平台、无人机停机座提供电源；

5、所述无人机管控平台包括结构识别模块、路线制定模块、信号收发模块a和数据处理模块；

6、所述结构识别模块用于获取巡检路线上的桥隧结构信息；包括如前方为隧道或桥梁结构及长度、名称等信息；

7、所述路线制定模块用于根据桥隧结构信息制定无人机检测飞行路径；以结构识别模块确定的实际待测物按照预定飞行路径自动飞行，如围绕着检测桥梁蛇形飞行、或针对盾构隧道多台无人机按扇形编队飞行等；

8、所述信号收发模块a用于将无人机管控平台的控制指令发送至无人机以及无人机停机座，以及接收无人机实时传送的消息；

9、所述数据处理模块用于对无人机实时传送来的视频或图像进行识别、储存和处理。

10、作为进一步技术改进，以上所述无人机包括信号收发模块b、飞控模块、感知模块、定位模块、回环检测模块和电量检测模块；

11、所述信号收发模块b用于接收无人机管控平台发送的指令，并将飞控模块、感知模块、定位模块、电量检测模块的数据传回无人机管控平台；

12、所述飞控模块用于接收无人机检测飞行路径进行巡航；

13、所述感知模块用于在检测过程中对检测目标的录像或拍摄，存储获得的视频或照片；

14、所述定位模块用于实时获取无人机的当前位置，并记录无人机当前位置和飞行姿态信息，包括飞行高度、卫星定位位置坐标、飞行倾斜角度、与被测物间的相对位置等信息，并通过信号收发模块b将位置和飞行姿态信息发送至无人机管控平台；

15、所述回环检测模块用于在无人机丢失卫星定位信号后实现无人机的重定位；

16、所述电量检测模块用于检测无人机的电量，并将检测结果通过信号收发模块b实时发送至无人机管控平台。

17、检测过程中无人机通过感知模块对目标检测物进行录像或拍照，并将视频或照片信息实时发送给无人机管控平台；无人机管控平台对接收的视频或照片信息进行储存、识别和处理；无人机检测过程中自动检测无人机的电池电量，当电池电量低于阈值时，向无人机管控平台发送电量警报，无人机管控平台召回低电量无人机，返航前定位模块记录无人机当前位置和飞行姿态信息（包括飞行高度、卫星定位位置坐标、飞行倾斜角度、与被测物的相对位置等）并发送至无人机管控平台。

18、作为进一步技术改进，以上所述无人机停机座包括无线充电模块、磁吸模块和信号收发模块c；

19、所述无线充电模块用于为无人机进行无线充电，并与车载发电机供电模块连接；

20、所述磁吸模块用于吸附无人机，并与车载发电机供电模块连接；

21、所述信号收发模块c用于接收无人机管控平台发送的指令，控制无线充电模块和磁吸模块的开启或关闭。

22、无人机可以停靠在无人机停机座上，并通过磁吸模块进行吸附，保护无人机不会跌落、受损。信号收发模块c接收到无人机管控平台发送的指令后，控制无线充电模块和磁吸模块的开启或关闭。如当信号收发模块c接收到无人机管控平台发送的无人机电池电量不足需返回充电的相关指令后，控制磁吸模块开启，对停靠的无人机进行吸附，保护无人机不会跌落、受损，控制无线充电模块开启，对已停靠、电量不足的无人机进行无线充电；当信号收发模块c接收到无人机管控平台发送的无人机充电完成相关指令后，控制无线充电模块关闭，结束充电；当信号收发模块c接收到无人机管控平台发送放飞无人机的相关指令后，控制磁吸模块关闭，无人机可飞离无人机停机座。

23、作为进一步技术改进，以上所述无人机管控平台为计算机控制中心，包括操控面板和显示面板。

24、作为进一步技术改进，以上所述结构识别模块包括高精地图单元、卫星定位单元、地图关联单元、环境数据采集单元；卫星定位单元用于获取运输车辆卫星定位信息；高精地图单元以运输车辆卫星定位信息为中心，调取该中心设定范围内局部地图信息并传送给地图关联单元；环境数据采集单元用于对道路环境进行扫描，并将道路环境信息传输给地图关联单元；地图关联单元将道路环境信息与局部地图信息进行匹配确定运输车辆所处路段及位置，进而通过卫星定位单元获取运输车辆运行轨迹上距离最近的桥隧结构信息。

25、所述异形结构设施的检测装置的工作原理：

26、无人机管控平台根据结构识别模块获取巡检路线上的桥隧结构信息，确定无人机针对这一目标检测物的飞行路径，无人机管控平台将确定的飞行路径发送至无人机，无人机启动并按照飞行路径针对目标检测物进行检测作业；检测过程中无人机对目标检测物进行录像或拍照，并将视频或照片信息实时发送给无人机管控平台；无人机管控平台对接收的视频或照片信息进行储存、识别和处理；无人机检测过程中自动检测无人机的电池电量，当电池电量低时，向无人机管控平台发送电量警报，无人机管控平台召回低电量无人机并记录返航前无人机的定位信息（包括卫星定位位置、飞行高度、飞行姿态、与被测物间的相对位置等），该低电量无人机飞回至运输车辆上空闲状态的无人机停机座上，同时无人机管控平台控制占用状态下的无人机停机座上电量充足、待接力的无人机飞至定位记录点，并保持同样的飞行姿态按原飞行路径继续执行检测作业；完成一处结构设施检测任务后，无人机均回飞降落至对应的无人机停机座，检测人员驾驶运输车辆至下一处待测目标执行检测任务。

27、所述异形结构设施的检测装置的检测过程包括以下步骤：

28、s1.运输车辆行驶在巡检路线上，结构识别模块采集获取桥体或隧道等异形结构设施的结构数据，并将数据发送至无人机管控平台；

29、s2.无人机管控平台根据结构识别模块获得的桥隧结构数据生成无人机的飞行路径，并将飞行指令发送至无人机停机座及无人机；

30、s3.收到飞行指令后，无人机停机座关闭磁吸功能，无人机按指令飞出，并按照飞行路径对待测目标进行视频或图像采集，将采集信息回传至无人机管控平台；

31、s4.无人机管控平台对接收的视频或照片信息进行储存、识别处理；

32、s5.无人机检测过程中自动检测自身的电池电量，当电池电量低于阈值时，向无人机管控平台发送电量警报；

33、s6.无人机管控平台对低电量无人机进行召回，并记录无人机返航前所处的定位信息，同时分别发送指令至空闲、占用的无人机停机座，以及待接力无人机；

34、s7.空闲的无人机停机座接收到指令后，开启磁吸和无线充电模块，对返航的低电量无人机进行吸附停靠以及无线充电；占用无人机停机座接收到指令后，关闭磁吸和无线充电功能，使得停靠其上的待接力无人机得以飞离；

35、s8.待接力无人机接收到无人机管控平台飞行指令，直接飞至上部无人机返航前的定位点，并以相同飞行姿态按原飞行路径继续接力执行检测任务；

36、s9.重复步骤s5至步骤s8，无人机接力飞出采集检测数据，直至完成所有检测任务。

37、优选的，步骤s3所述无人机按指令飞出后，还包括无人机位置校准步骤，具体为无人机的感知模块将采集到的环境数据同时反馈至结构识别模块的地图关联单元，地图关联单元将无人机采集到的环境数据与高精地图单元采集到的局部地图信息进行匹配，从而确定无人机是否飞行在待测目标周围；若无人机发生了位置偏移，无人机管控平台控制无人机的飞控模块直至无人机飞到预设的飞行路线上。

38、优选的，步骤s3所述无人机按指令飞出后，若丢失了卫星定位信号，无人机的回环检测模块检测到无人机在同一位置重复出现时，获取当前包括飞行高度、飞行姿态信息的定位信息，并加入检测到的关键帧后进行位姿图优化，将优化后的位姿数据进行封装后形成重定位信号，并将所述重定位信号输入到所述无人机进行定位，基于当前定位所述无人机继续飞行至预设的飞行路线上。

39、优选的，步骤s5所述的阈值为5-30%。根据无人机与运输车辆相距距离制定。

40、优选的，步骤s6所述定位信息包括gps/北斗定位坐标、飞行高度、飞行姿态信息以及与被测物间的相对位置信息。

41、本技术方案具有的优点及有益效果如下：

42、1、本发明在运输车辆上搭载有无人机停机座，能够及时给无人机补充电量，可以在一次巡检任务中完成多处结构设施，如桥梁、隧道等不同结构设施的检测工作，提高检测效率。

43、2、本发明通过在巡检路程中通过结构识别模块采集获取待检测的桥隧结构数据，减少运输车辆原地建模的等待时间，尤其适用于高速公路上等禁停或限停路段的桥梁或隧道检测；一次巡检行车，无人机管控平台可根据桥隧结构数据制定无人机不同的飞行路径，针对性较强，减少检测盲区，使得检测工作更加自动化、更加精细化，进一步提高检测效率和检测精度。

44、3、本发明的无人机停机座受无人机管控平台控制，可实现无人机的磁吸停靠以及无线充电，无人机停靠稳定，充电方便。

45、4、本发明的无人机还设有定位模块，可记录飞行位置，尤其能记录无人机返航前的飞行位置及飞行姿态等信息，进而下一部接力的无人机能准确到达上一部无人机返航前位置继续执行检测任务，有效避免重复的检测工作的同时保证了检测数据的完整和连贯性，充分利用无人机进行连续性检测工作，有助于提高检测效率。

46、5、本发明的无人机还设定回环检测模块，可在无人机丢失卫星定位信号后实现无人机的重定位，保证检测的实用性和可靠性。