一种基于退役拉吊索实体的拉吊索腐蚀数据库生成方法与流程

1.本发明属于索承式桥梁拉吊索的腐蚀分析技术领域，具体涉及一种基于退役拉吊索实体的拉吊索腐蚀数据库生成方法。


背景技术：

2.缆索体系由于结构效能高、跨越能力强、施工方便、造型优美等优点而广泛应用于桥梁、空间结构等重大工程结构，如悬索桥、斜拉桥、系杆拱桥。拉吊索是索承式桥梁的主要受力构件，其健康状态直接影响着桥梁结构的使用性能和安全性能。但是，由于拉吊索所处的工作环境较为恶劣，拉吊索将不可避免地受到环境腐蚀的影响，从而导致其抗力衰减和损伤累积；当损伤累积到一定程度的时候会发生钢丝断裂和索力失效，进而引起索承式桥梁崩塌。可见，拉吊索的腐蚀是制约索承式桥梁长期服役的关键因素。
3.现有的拉吊索腐蚀研究主要分为两种：一种是在实验室中进行钢丝的人工加速腐蚀实验，以探索钢丝腐蚀劣化机理；另一种是对退役吊索进行实验，探究退役拉吊索的腐蚀规律和剩余强度。第一种方法能够在短期内获取钢丝的腐蚀规律，但是这种加速腐蚀的方法依旧难以还原拉吊索在自然环境下的腐蚀情况，对于腐蚀发生在拉吊索上的位置以及腐蚀钢丝的截面分布也难以准确把握。第二种方法能够较为准确地得到拉吊索的腐蚀情况，但是难以探究拉吊索的时变腐蚀规律，同时也难以为学术界提供拉吊索的三维模型数据。因此，目前迫切需要一种能够较为准确地模拟不同腐蚀程度的拉吊索的方法。
4.公开号为cn202011074283的发明中提及一种输变电钢构件腐蚀程度自动评价方法，首先获取输电线路塔钢构件图像；然后对获取钢构件蒙版图像和与钢构件位置相应的腐蚀区域蒙版图像，并将两者进行匹配融合；再实现腐蚀区域与相应直线角钢的准确映射；之后获取输电线路塔钢构件图像的腐蚀程度；最后依据输电线路塔钢构件图像的腐蚀程度对输电线路塔钢构件腐蚀情况进行分析，给出评价状态、腐蚀等级和处理措施。该发明可有效提高对输电线路塔钢构件腐蚀检测的效率和准确性，从而减少腐蚀引起的安全事故和经济损失，对电网安全运行具有重要意义。公开号为cn108647864a的发明中提及一种老旧架空地线腐蚀度多维采集与评测方法，所述方法采用多维度采集与测评装置对老旧地线的锈蚀特征进行多维度的腐蚀度采集，将多个维度采集的数据进行对象性分析，对架空地线进行评估。一维度为图像两角成像的实时采集与识别，通过两个面对线缆的微型摄像头进行图像识别，生成一幅全面的环绕图，体现线缆上的锈迹或外损；二维度为线缆表面酸碱度的变化维度，通过酸碱测试模块分析时间轴酸碱度变化对电缆腐蚀度的影响；三维度为架空地线的线垂度，通过长度/角度测试模块测量从起始端到末端之间线长。然而，前述发明多是对在役部件的腐蚀区域进行拍摄，再通过图像分析法进行腐蚀程度评估，但是评估是否精准，需要依赖使用的腐蚀数据库的信息量足够全面可靠。
5.公开号为cn202210243912的发明中提及一种输电线路塔钢构件腐蚀检测方法及系统，包括：获取输变电设备钢构件的腐蚀照片，并对所述输变电设备钢构件的腐蚀照片进行虚拟网格划分；所述虚拟网格划分将所述输变电设备钢构件的腐蚀照片划分为若干个未
腐蚀网格和若干个已腐蚀网格，并采用网格数量统计方式计算出所述已腐蚀网格的面积占比；根据上述已腐蚀网格面积占比对所述输变电设备钢构件的腐蚀等级程度进行评价，可根据评价结果采取差异化的防腐维护和更换策略，以解决何时应进行防腐，何时应进行更换的难题。从而减少腐蚀安全隐患，减少腐蚀引起的安全事故和经济损失，对于电网安全运行具有重要意义。该发明通过网格面积占比方式进行腐蚀等级程度评估，但是只依赖腐蚀面积占比这一个参数，无法适用于桥梁拉吊索的腐蚀分析。


技术实现要素：

6.解决的技术问题：本发明提及一种基于退役拉吊索实体的拉吊索腐蚀数据库生成方法，能够为用户提供不同区段和不同腐蚀等级的退役拉吊索三维点云模型，同时还能提供整条拉吊索的三维点云模型。由于这些拉吊索来自真实的腐蚀环境，所以用户可以基于这些模型准确地对腐蚀拉吊索进行数值模拟、探究拉吊索时变腐蚀规律、研究拉吊索性能退化机理、评定在役桥梁拉吊索的安全状态、预测在役桥梁拉吊索的使用寿命和探索拉吊索防腐蚀技术等一系列研究。
7.技术方案：
8.一种基于退役拉吊索实体的拉吊索腐蚀数据库生成方法，所述生成方法包括以下步骤：
9.s1，收集n根不同应用场景下的不同长度的桥梁退役拉吊索，对每根退役拉吊索进行编号，获取每根退役拉吊索的参数信息和使用寿命，生成退役拉吊索信息数据库；参数信息包括尺寸参数、防护参数、功能参数和受力参数；n为正整数；
10.s2，统计每根退役拉吊索的腐蚀区段位置，对每个腐蚀区段进行编号，建立退役拉吊索和腐蚀区段的映射关系；
11.s3，在不影响腐蚀钢丝表面三维形貌的基础上，依次对每根退役拉吊索的腐蚀钢丝进行去锈、烘干和称重处理；
12.s4，对去锈处理后的腐蚀钢丝进行三维扫描，获取各腐蚀钢丝的三维点云；
13.s5，根据各腐蚀钢丝的三维点云模型，组成退役拉吊索的腐蚀区段的三维点云，根据截面积损失率评定腐蚀等级；
14.s6，结合腐蚀区段的编号、去锈处理结果信息、三维点云信息和腐蚀等级，建立退役拉吊索区段腐蚀数据库；
15.s7，综合退役拉吊索信息数据库和退役拉吊索区段腐蚀数据库，生成拉吊索整索腐蚀数据库。
16.进一步地，步骤s1中，n的取值不小于50。
17.进一步地，步骤s1中，收集n根不同应用场景下的不同长度的桥梁退役拉吊索的过程包括以下步骤：
18.获取退役拉吊索的最小长度取值和最大长度取值，生成退役拉吊索的长度取值范围；
19.按照由小到大的顺序，将长度取值范围划分成至少三个长度等级；
20.收集桥梁退役拉吊索，使收集的桥梁退役拉吊索的长度覆盖三个长度等级；对于每个长度等级，满足以下两个约束条件：(1)桥梁退役拉吊索的实际长度取值尽可能均匀分
散，且分散点的总数量达到第一预设数量阈值；(2)桥梁退役拉吊索的其他参数信息尽可能覆盖参数信息取值类型，且每种参数信息取值类型的退役拉吊索的数量不少于第二预设数量阈值。
21.进一步地，步骤s2中，统计每根退役拉吊索的腐蚀区段位置的过程包括以下步骤：
22.根据腐蚀面积和腐蚀均匀度划分得到若干个初步腐蚀类型；沿退役拉吊索的延伸方向，将退役拉吊索按照长度比例划分成若干个初步腐蚀区段位置；
23.对收集的桥梁退役拉吊索的腐蚀位置和腐蚀类型进行粗分类，得到每根桥梁退役拉吊索的初步腐蚀类型和初步腐蚀区段位置；分级标准如下：1级：钢丝表面出现斑点状的镀锌氧化物；2级：钢丝表面的镀锌层完全氧化；3级：在钢丝表面76～152mm(或3～6inch)长度内，有不超过30％的面积覆盖有褐色铁锈斑点；4级：在钢丝表面76～152mm(或3～6inch)长度内，有超过30％的面积覆盖有褐色铁锈斑点。
24.统计所有退役拉吊索的初步腐蚀区段位置，生成初步统计集合；其中，对于腐蚀面积等级低于预设面积等级或者腐蚀均匀度高于预设均匀度等级的初步腐蚀区段位置，只留取其中一部分纳入统计范畴，其余部分从初步统计集合中剔除，生成最终统计集合；
25.测量得到最终统计集合内的所有初步腐蚀区段位置的实际位置信息。
26.进一步地，步骤s3中，对每根退役拉吊索的腐蚀钢丝进行去锈处理的过程包括以下步骤：
27.采用10％的稀盐酸溶液清洗钢丝表面，再用清水清洗钢丝表面残留盐酸溶液，至钢丝表面光滑即可，不可过度除锈导致钢丝截面损失，最后烘干钢丝。
28.进一步地，步骤s4中，对去锈处理后的腐蚀钢丝进行三维扫描，获取各腐蚀钢丝的三维点云。
29.进一步地，步骤s5中，根据截面积损失率评定腐蚀等级的过程包括以下步骤：
30.获取每个拉吊索区段点云模型的截面积损失率最大的三个截面，将三个截面的截面积损失率的平均值作为对应拉吊索区段的腐蚀等级划分指标。
31.进一步地，所述生成方法还包括以下步骤：
32.结合每根退役拉吊索的参数信息和使用寿命，获取不同应用场景下退役拉吊索的腐蚀等级与腐蚀时长之间的相关性，导入退役拉吊索区段腐蚀数据库。
33.有益效果：
34.本发明的基于退役拉吊索实体的拉吊索腐蚀数据库生成方法，能够为用户提供不同区段和不同腐蚀等级的退役拉吊索三维点云模型，同时还能提供整条拉吊索的三维点云模型。由于这些拉吊索来自真实的腐蚀环境，所以用户可以基于这些模型准确地对腐蚀拉吊索进行数值模拟、探究拉吊索时变腐蚀规律、研究拉吊索性能退化机理、评定在役桥梁拉吊索的安全状态、预测在役桥梁拉吊索的使用寿命和探索拉吊索防腐蚀技术等一系列研究。
附图说明
35.图1为本发明实施例的基于退役拉吊索实体的拉吊索腐蚀数据库生成方法流程图；
36.图2为腐蚀钢丝的三维云图；
37.图3为拉锁区段截面损失率的提取示意图；
38.图4为拉锁区段腐蚀等级划分预期图；
39.图5为随机抽取拉吊索区段示意图；
40.图6为退役拉吊索整索数据库示意图。
具体实施方式
41.下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
42.参见图1，本实施例提及一种基于退役拉吊索实体的拉吊索腐蚀数据库生成方法，所述生成方法包括以下步骤：
43.s1，收集n根不同应用场景下的不同长度的桥梁退役拉吊索，对每根退役拉吊索进行编号，获取每根退役拉吊索的参数信息和使用寿命，生成退役拉吊索信息数据库；参数信息包括尺寸参数、防护参数、功能参数和受力参数；n为正整数。
44.s2，统计每根退役拉吊索的腐蚀区段位置，对每个腐蚀区段进行编号，建立退役拉吊索和腐蚀区段的映射关系。
45.s3，在不影响腐蚀钢丝表面三维形貌的基础上，依次对每根退役拉吊索的腐蚀钢丝进行去锈、烘干和称重处理。
46.s4，对去锈处理后的腐蚀钢丝进行三维扫描，获取各腐蚀钢丝的三维点云。
47.s5，根据各腐蚀钢丝的三维点云模型，组成退役拉吊索的腐蚀区段的三维点云，根据截面积损失率评定腐蚀等级。
48.s6，结合腐蚀区段的编号、去锈处理结果信息、三维点云信息和腐蚀等级，建立退役拉吊索区段腐蚀数据库。
49.s7，综合退役拉吊索信息数据库和退役拉吊索区段腐蚀数据库，生成拉吊索整索腐蚀数据库。
50.作为其中的一种优选例，步骤s1中，收集n根不同应用场景下的不同长度的桥梁退役拉吊索的过程包括以下步骤：
51.获取退役拉吊索的最小长度取值和最大长度取值，生成退役拉吊索的长度取值范围。
52.按照由小到大的顺序，将长度取值范围划分成至少三个长度等级。
53.收集桥梁退役拉吊索，使收集的桥梁退役拉吊索的长度覆盖三个长度等级；对于每个长度等级，满足以下两个约束条件：(1)桥梁退役拉吊索的实际长度取值尽可能均匀分散，且分散点的总数量达到第一预设数量阈值；(2)桥梁退役拉吊索的其他参数信息尽可能覆盖参数信息取值类型，且每种参数信息取值类型的退役拉吊索的数量不少于第二预设数量阈值。
54.对于桥梁所采用的拉吊索，长度取值不一(这只是拉吊索之间进行比较，实际上，即使是最短的拉吊索的长度也非常可观)，且不同长度的腐蚀程度对于拉吊索的寿命影响很大，因此本实施例以长度作为重要参数之一。步骤s1中，需要获取足够数量的退役拉吊索，以满足拉吊索腐蚀数据库的建立，拉吊索的整索数量在数据库建立的初期可以是50-100根，后期可以逐步增加。用到的退役拉吊索长度要多样，以划分为短、中、长三个长度为
例，可以将约束条件设定为：保证统计有20种不同长度的拉吊索，完全覆盖短、中、长拉吊索的范围，且每种长度的拉吊索的其他参数信息取值类型要尽可能的全面，数量尽可能的充足。
55.作为其中的一种优选例，步骤s2中，统计每根退役拉吊索的腐蚀区段位置的过程包括以下步骤：
56.根据腐蚀面积和腐蚀均匀度划分得到若干个初步腐蚀类型；沿退役拉吊索的延伸方向，将退役拉吊索按照长度比例划分成若干个初步腐蚀区段位置。
57.对收集的桥梁退役拉吊索的腐蚀位置和腐蚀类型进行粗分类，得到每根桥梁退役拉吊索的初步腐蚀类型和初步腐蚀区段位置。
58.统计所有退役拉吊索的初步腐蚀区段位置，生成初步统计集合；其中，对于腐蚀面积等级低于预设面积等级或者腐蚀均匀度高于预设均匀度等级的初步腐蚀区段位置，只留取其中一部分纳入统计范畴，其余部分从初步统计集合中剔除，生成最终统计集合。
59.分级标准如下：1级：钢丝表面出现斑点状的镀锌氧化物；2级：钢丝表面的镀锌层完全氧化；3级：在钢丝表面76～152mm(或3～6inch)长度内，有不超过30％的面积覆盖有褐色铁锈斑点；4级：在钢丝表面76～152mm(或3～6inch)长度内，有超过30％的面积覆盖有褐色铁锈斑点。
60.测量得到最终统计集合内的所有初步腐蚀区段位置的实际位置信息。
61.例如，由于大多数拉吊索长度较大，且腐蚀一般多发生在拉吊索端部位置，为了减少工作量，可以以统计端部重点腐蚀区段为主，而腐蚀程度较轻的区段或腐蚀程度较为平均的区段，统计适量的数据即可。
62.作为其中的一种优选例，去锈不宜过度，不宜影响腐蚀钢丝表面的三维形貌，因此，步骤s3中，对每根退役拉吊索的腐蚀钢丝进行去锈处理的过程包括以下步骤：
63.采用10％的稀盐酸溶液清洗钢丝表面，再用清水清洗钢丝表面残留盐酸溶液，至钢丝表面光滑即可，不可过度除锈导致钢丝截面损失，最后烘干钢丝。
64.作为其中的一种优选例，步骤s4中，对去锈处理后的腐蚀钢丝进行三维扫描，获取各腐蚀钢丝的三维点云。扫描预期结果如图2所示。优选的，合理地进行文件管理，腐蚀钢丝的三维点云模型应与这些钢丝所在的区段一一对应，防止钢丝点云模型与所在区段错乱的事情发生。
65.作为其中的一种优选例，步骤s5中，根据截面积损失率评定腐蚀等级的过程包括以下步骤：
66.获取每个拉吊索区段点云模型的截面积损失率最大的三个截面，将三个截面的截面积损失率的平均值作为对应拉吊索区段的腐蚀等级划分指标。截面损失率的提取如图3所示。
67.腐蚀等级的划分需要合理，不同的腐蚀等级一定程度上代表着不同的腐蚀时长，合理的等级划分可以提供较为精确的数据参数，在本实施例中，推荐将等级划分为a-h级，分级预期结果如图4所示。
68.最后，将钢丝腐蚀点云模型导入拉吊索区段点云数据库；将拉吊索区段点云模型导入拉吊索区段点云数据库(从拉吊索区段点云数据库从随机抽取拉吊索区段示意图如图5所示)。基于拉吊索区段点云数据库，将对应的拉吊索区段拼接，还原拉吊索整索点云模型
(拉吊索整索数据库如图6所示)。
69.作为其中的一种优选例，所述生成方法还包括以下步骤：
70.结合每根退役拉吊索的参数信息和使用寿命，获取不同应用场景下退役拉吊索的腐蚀等级与腐蚀时长之间的相关性，导入退役拉吊索区段腐蚀数据库。