齊河黃河大橋智慧管養(yǎng)一體化
完成單位
齊河城投黃河大橋經(jīng)營(yíng)管理有限公司
中交基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司
象譜信息產(chǎn)業(yè)有限公司
工程概況
齊河黃河大橋,連接德州市齊河縣和濟(jì)南市槐蔭區(qū),大橋全長(zhǎng)2287m,包括東側(cè)引橋(23×30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁)、主橋(40+175+410+175+40m雙塔鋼混組合梁斜拉橋)、西側(cè)引橋(25×30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁)。橋梁為雙向六車(chē)道一級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(兼顧城市道路功能),設(shè)計(jì)速度80公里/小時(shí),路基標(biāo)準(zhǔn)寬度為35m,橋梁寬度34.5m(不含布索區(qū)),橋梁設(shè)計(jì)汽車(chē)荷載等級(jí)采用公路-I級(jí)。
主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
一、技術(shù)思路
為解決本橋在養(yǎng)護(hù)階段出現(xiàn)的巡檢不及時(shí)、存在檢測(cè)盲區(qū)(主塔外側(cè)面、安裝燈帶的斜拉索等)、技術(shù)資料管理混亂及養(yǎng)護(hù)工作各階段銜接不暢通的問(wèn)題,通過(guò)將檢測(cè)、設(shè)計(jì)、施工產(chǎn)業(yè)流程的一體化,實(shí)現(xiàn)橋梁全壽命周期的良好技術(shù)狀況及低養(yǎng)護(hù)資金投入。
齊河黃河大橋智慧管養(yǎng)平臺(tái)是由無(wú)人機(jī)自動(dòng)巡檢、橋梁健康監(jiān)測(cè)、天氣預(yù)警及自動(dòng)凝冰處置系統(tǒng)等組成,主要功能有:
?。ㄒ唬┙R河黃河大橋養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),以病害為管理對(duì)象,統(tǒng)一病害數(shù)據(jù)采集格式、統(tǒng)一養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)的管理,建立起病害生命周期劣化模型及橋梁各個(gè)構(gòu)件養(yǎng)護(hù)質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)對(duì)病害發(fā)展的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)及全過(guò)程管理;
(二)應(yīng)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影建模技術(shù)實(shí)現(xiàn)橋梁的自動(dòng)化巡檢,做到橋梁檢測(cè)無(wú)盲區(qū)、航線精準(zhǔn)可重讀、巡查檢測(cè)常態(tài)化、AI病害識(shí)別及數(shù)字孿生模型映射,最終實(shí)現(xiàn)全覆蓋、高頻率的巡檢及病害數(shù)據(jù)的三維可視化展示與分析;
利用小型氣象站加衛(wèi)星云圖分析,實(shí)現(xiàn)極端特殊天氣的提前預(yù)警及凝冰自動(dòng)處治,保障橋梁全天候通行能力;
二、關(guān)鍵技術(shù)方案
?。ㄒ唬o(wú)人機(jī)自動(dòng)巡檢
采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影建模及數(shù)字孿生的方法進(jìn)行橋梁巡查,病害經(jīng)AI識(shí)別后,自動(dòng)映射到橋梁模型中,實(shí)現(xiàn)病害數(shù)據(jù)三維可視化展示與分析。
?。ǘ┠詣?dòng)化處置系統(tǒng)
主要由預(yù)警系統(tǒng)、自動(dòng)化處置控制系統(tǒng)和噴灑處置系統(tǒng)三部分組成,精確推算出道路凝冰生成的時(shí)間點(diǎn),提前30-40分鐘推送預(yù)警信息并自動(dòng)向處置系統(tǒng)發(fā)出處置啟動(dòng)指令,對(duì)道路進(jìn)行液體融雪劑噴灑,避免道路凝冰的生成。
(三)健康監(jiān)測(cè)
對(duì)橋梁主體結(jié)構(gòu)的撓度、傾角、位移、應(yīng)變、溫濕度、索力等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析,如果監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)置的預(yù)警閾值,系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警并及時(shí)通知工作人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維修。
三、實(shí)施效果
?。ㄒ唬o(wú)人機(jī)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)
使用航線規(guī)劃軟件進(jìn)行無(wú)人機(jī)飛行線路規(guī)劃后,一人即可操作無(wú)人機(jī)進(jìn)行橋梁檢測(cè),航線可精確重復(fù),實(shí)現(xiàn)高頻率常態(tài)化巡檢。
?。ǘ┠詣?dòng)化處置系統(tǒng)
通過(guò)橋上設(shè)置的小型氣象站和路面埋設(shè)的傳感器實(shí)時(shí)采集溫濕度風(fēng)力風(fēng)向等數(shù)據(jù),結(jié)合衛(wèi)星氣象云圖,對(duì)影響橋梁通行的降雪天氣、路面結(jié)冰等情況作出預(yù)警并聯(lián)合凝冰自動(dòng)處置系統(tǒng),可根據(jù)氣溫及降雪量的多少自動(dòng)選擇噴灑參數(shù)進(jìn)行融冰融雪作業(yè)。
(三)健康監(jiān)測(cè)
健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)所有傳感器及傳輸設(shè)備完好后納入橋梁監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)統(tǒng)一處理及分析,并且在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出預(yù)警閾值后自動(dòng)報(bào)警并向指定人員發(fā)送短信。
生產(chǎn)、應(yīng)用及推廣情況
生產(chǎn)方面:
?。ㄒ唬┙?jīng)濟(jì)效益:本橋以橋梁數(shù)字化為工作主線,通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)化、智能化技術(shù)及設(shè)備,每年減少將近118萬(wàn)養(yǎng)護(hù)資金投入,保障結(jié)構(gòu)能夠得到及時(shí)、經(jīng)濟(jì)、合理、科學(xué)的養(yǎng)護(hù),確保本項(xiàng)目橋梁在全壽命期內(nèi)具有全面、良好的服務(wù)水平。
(二)社會(huì)效益:無(wú)人機(jī)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)、凝冰自動(dòng)化處置系統(tǒng)、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),時(shí)刻保障橋梁的正常運(yùn)營(yíng),保障濟(jì)齊兩地人民群眾正常通行,同時(shí)也保障了通行人員的生命財(cái)產(chǎn)安全,大大推動(dòng)交通基礎(chǔ)設(shè)施智能化管養(yǎng)邁入新的階段。
應(yīng)用方面:
該系統(tǒng)可向業(yè)主方提供高效且低成本的橋梁管理及養(yǎng)護(hù)一攬子服務(wù),有限避免了橋梁產(chǎn)權(quán)單位因養(yǎng)護(hù)資金不足、人員專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平差的而導(dǎo)致的橋梁管理養(yǎng)護(hù)不到位的情況,逐步將重復(fù)率高、危險(xiǎn)性大的工作實(shí)現(xiàn)“機(jī)械化換人,自動(dòng)化減人”。本系統(tǒng)已經(jīng)在山東省境內(nèi)多座大型橋梁養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目進(jìn)行了推廣應(yīng)用。