基于机器视觉的大型桥塔检修三级阶梯式消能防护方法与流程

本发明涉及大型桥塔检修领域。更具体地说，本发明涉及一种基于机器视觉的大型桥塔检修三级阶梯式消能防护方法。

背景技术：

1、随着经济的高速发展，大型斜拉桥和悬索桥数量日益剧增，桥塔高度也不断刷新新高度。桥塔的耐久性是桥梁健康运营的焦点问题之一，检修作业需求越来越多，要求越来越高。桥塔检修可采用登高车、检查车、挂篮载人或视觉等方式作业。然而目前桥塔检修领域无明确无安全防护体系。另外，在高空检修作业期间由于工作面环境复杂，检修过程点散、面广、环节多，人的不安全行为、物的不安全状态以及环境的不安全因素不能得到实时有效的监测预警和管理闭环，现场指挥人员无法精准掌握高空作业平台人员和设备的当前状态，导致无法做出及时准确的决策和下达相关指令。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于机器视觉的大型桥塔检修三级阶梯式消能防护方法，更加安全和科学实现了作业防护。

2、本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：一种基于机器视觉的大型桥塔检修三级阶梯式消能防护方法，沿桥塔高度方向上设置三级阶梯消能防护；

3、第一级防护措施为作业防护，在作业端进行防护；

4、第二级防护措施为近端防护，在检修作业区域下方进行跟随式防护；

5、第三级防护措施为桥面防护，在桥面设置防护，为整个防护体系的终极防护体系；

6、优选的是，所述第一级防护措施具体为：在传统作业吊篮上设置若干固定柔性绳索，将重量较大的工具和机具用绳索系牢，工具和机具既可任意使用的同时不掉落；

7、所述第二级防护措施具体为：在传统挂篮底部一定范围设置密目式防护网；

8、第三级防护措施具体为：在桥面安装伸缩式防护棚架。

9、优选的是，各级防护措施的具体分类方法为：

10、s1：根据坠落物的质量m和坠落高度h计算出坠落能量e，将计算的能量按从小到大进行排序，将占比为50％的样本记为i级，将占比为30％的样本记为ii级，将占比为10％的样本记为iii级，其中eiii＞eii＞ei；

11、s2：根据坠落物容重ρm、坠落高度h、风速v和空气容重ρa计算坠落半径r，将计算的半径按从大到小进行排序，将占比为50％的样本记为i级，将占比为30％的样本记为ii级，将占比为10％的样本记为iii级,其中ri＞rii＞riii；

12、s3：将等级为ei、ri指定由第一级进行防护，将等级为eii、rii指定由第二级进行防护，将等级为eiii、riii指定由第三级进行防护。

13、优选的是，所述步骤s1中坠落能量e的计算公式为：e＝e(m,h)＝m×g×h，其中，g为常量重力加速度。

14、优选的是，所述步骤s2中坠落半径r的计算公式为：其中g为常量重力加速度。

15、优选的是，各级防护措施的具体分类方法还包括：

16、s4：第三级防护设计，根据eiii最大值eiii(max)，计算最大坠落力fiii(max)，由最大坠落力指导防护结构强度设计，根据riii最大值riii(max)，计算计算防护面积aiii；

17、s5：第二级防护设计，根据eii最大值eii(max)，计算最大坠落力fii(max)，由最大坠落力指导防护结构强度设计，根据rii最大值rii(max)，计算计算防护面积aii；

18、s6：第一级防护设计，根据ei最大值ei(max)，计算最大坠落力fi(max)，由最大坠落力指导防护结构强度设计，根据ri最大值ri(max)，计算计算防护面积ai。

19、优选的是，坠落力公式为：

20、防护面积公式为：a＝a(r)＝π×r2。

21、

22、优选的是，还包括桥面设置控制系统、第一级防护系统、第二级防护系统、第三级防护系统和作业终端；

23、所述第一级防护系统设置有第一图像捕捉装置和声音捕捉装置，第一图像捕捉装置和声音捕捉装置分别将图像和声音信号传输至控制系统，控制系统自动识别图像和声音信号，并发出安全控制指令至作业终端；

24、所述第二级防护系统设置有第二图像捕捉装置和风速传感器，第二图像捕捉装置实时传递坠落物状态信息至控制系统，风速传感器传递风速信息至控制系统，控制系统自动判断和预警安全临界风速并向作业终端发出安全指令；

25、所述第三级防护系统设置有第三图像捕捉装置，第三图像捕捉装置将图像和声音信号传输至控制系统，控制系统自动识别图像并发出安全控制指令至作业终端。

26、本发明至少包括以下有益效果：

27、(1)三级阶梯式消能防护体系相较传统的桥面防护更加安全和科学。

28、(2)根据坠落能量和半径分级指导各级防护体系设计，填补了本领域的防护体系设计原则的空白。

29、(3)第三级防护结构往往较重，将坠落能量较大指定给它可以利用其较大的承载力，将坠落半径小的指定给它可以减小防护面积，降低钢材用量。

30、(4)将坠落半径较大的指定给第一级防护可以降低坠实际落半径从而减小防护面积，坠落能量较小指定给第一级防护，可以减轻防护结构重量，降低高空作业风险和作业吊篮运动难度。

31、(5)第二级防护为第一三级防护中间的补充防护，可以有效分担第一三级防护压力，从而有效的优化整体防护强度和面积，增加安全冗余度。

32、(6)通过在作业端搭载信号传送和接收装置实现与桥面的实时交互，能有效保障指令有效及时传达。

33、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种基于机器视觉的大型桥塔检修三级阶梯式消能防护方法，其特征在于，沿桥塔高度方向上设置三级阶梯消能防护；

2.如权利要求1所述的基于机器视觉的大型桥塔检修三级阶梯式消能防护方法，其特征在于，

3.如权利要求2所述的基于机器视觉的大型桥塔检修三级阶梯式消能防护方法，其特征在于，各级防护措施的具体分类方法为：

4.如权利要求3所述的基于机器视觉的大型桥塔检修三级阶梯式消能防护方法，其特征在于，所述步骤s1中坠落能量e的计算公式为：e＝e(m,h)＝m×g×h，其中，g为常量重力加速度。

5.如权利要求2所述的基于机器视觉的大型桥塔检修三级阶梯式消能防护方法，其特征在于，所述步骤s2中坠落半径r的计算公式为：其中g为常量重力加速度。

6.如权利要求3～5任一所述的基于机器视觉的大型桥塔检修三级阶梯式消能防护方法，其特征在于，各级防护措施的具体分类方法还包括：

7.如权利要求6所述的基于机器视觉的大型桥塔检修三级阶梯式消能防护方法，其特征在于，坠落力公式为：

8.如权利要求7所述的基于机器视觉的大型桥塔检修三级阶梯式消能防护方法，其特征在于，还包括桥面设置控制系统、第一级防护系统、第二级防护系统、第三级防护系统和作业终端；

技术总结
本发明公开了一种基于机器视觉的大型桥塔检修三级阶梯式消能防护方法，沿桥塔高度方向上设置三级阶梯消能防护；第一级防护措施为作业防护，在作业端进行防护；第二级防护措施为近端防护，在检修作业区域下方进行跟随式防护；第三级防护措施为桥面防护，在桥面设置防护，为整个防护体系的终极防护体系。本发明更加安全和科学实现了作业防护。

技术研发人员：李送根,朱慈祥,程明明,晏国泰,周华威,程浩,白烨,赵恒钎,黄晓剑,韩鹏洲
受保护的技术使用者：中交第二航务工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22