【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及監測，具體涉及一種基于船機協同的樁基安全自動監測預警系統及方法。
技術介紹
1、隨著現代社會迅速發展，涉水建筑物數量也在逐漸增多，其中就包括橋梁、碼頭及海上風電等諸多大型工程，這些大型工程通常以諸多樁基為支撐結構，為保障建筑物安全運行，樁基安全監測預警就非常重要。
2、在水流作用下，樁基周圍底部附近的泥沙出現不同程度的沖刷，當水流造成樁基周圍底部泥沙沖刷深度較深時，會對樁基的穩定性產生極大威脅，樁基在水流作用下會產生傾斜或位移，對上部建筑物安全產生影響；此外當水流中含砂石或者其它物體長期撞擊樁基，會對樁基結構產生威脅，造成樁基結構損壞。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種基于船機協同的樁基安全自動監測預警方法及系統，實現對多個樁基的無人自動化且多樣性全面監測，節約樁基安全監測所需的人力、物力。
2、為實現上述技術目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種基于船機協同的樁基安全自動監測預警方法，包括：
4、陸上控制終端根據樁基位置分布，規劃無人機的航行路線和數據收集點，規劃無人船的航行路線和數據收集點；
5、其中，每個樁基對應設置至少4個無人機數據收集點和至少4個無人船收集點；所述至少4個無人機數據收集點分別位于樁基以任意方向為標準的四周方向上，且每個方向上均至少包括1個無人機數據收集點；所述至少4個無人船收集點均勻分布在以樁基為中心的圓周方向上；
6、無人機、無人船分別按照陸上控制終端規劃的航
7、無人機在其數據收集點拍攝樁基的正視圖像數據，無人船在其數據收集點采集所在位置周圍的水深數據，無人機、無人船將采集的數據回傳至陸上控制終端；
8、陸上控制終端根據接收到的多個樁基圖像數據推算樁基的傾斜角度，并根據樁基周圍的水深數據推算樁基的位移及底部沖刷情況；
9、陸上控制終端判斷樁基的傾斜角度、位移或者底部沖刷是否超過相應預設閾值，若超過，則陸上控制終端發出預警信號。
10、進一步地，每個樁基設置4個無人機數據收集點，各無人機數據收集點至樁基的距離相等。
11、進一步地，每個樁基設置4個無人船數據收集點，分別位于樁基以任意方向為標準的四周方向上，各無人船數據收集點至樁基的距離相等。
12、進一步地，假設每個樁基對應的m個無人機數據收集點和n個無人船數據收集點，則對應設置m個無人機分別位于m個無人機數據收集點同時拍攝樁基四周方向上的正視圖像，對應設置n個無人船分別位于n個無人船數據收集點同時采集樁基周圍的水深數據；并且按照多個樁基的預設順序規劃各無人機、無人船的航行路線，完成對多個樁基依次進行數據采集。
13、進一步地，無人機和無人船均設置定位裝置，每隔固定時間向陸上控制終端回傳當前所在位置坐標；陸上控制終端判斷無人機和無人船的當前所在位置坐標是否偏離各自規劃的航行路線，若偏離則計算規劃的航行路線中與當前所在位置坐標最近的點，并控制偏離的無人機/無人船由當前所在位置航行至該最近的點。
14、進一步地，另外還設置1個無人船，其上搭載混泥土探傷裝置，其對樁基的探傷數據采集點位于樁基的邊緣處；當該無人船按照規劃的航行路線航行至探傷數據采集點時，使用混泥土探傷裝置對樁基進行探傷監測。
15、7、根據權利要求1所述的基于船機協同的樁基案例自動監測預警方法，其特征在于，根據接收到的多個樁基圖像數據推算樁基的傾斜角度，具體為：
16、s11，對于任意數據收集點拍攝的樁基正視圖像，取兩個不同高度處樁基直徑中心點，連接兩個中心點并延長至水面線，測量上述線段與水面線夾角；
17、s12，若每個數據收集點按s11得到的夾角均為90度，則樁基未發生傾斜；否則進入下一步，繼續推算樁基的傾斜方向和傾斜角度；
18、s13，建立空間直角坐標系，z軸為豎直方向，且滿足x軸和y軸經過各無人機數據收集點；
19、s14，選擇y軸上數據收集點拍攝的樁基正視圖像，測量其中樁基是否呈豎直方向：若圖像中樁基呈豎直方向，則表明樁基未向x軸方向傾斜，否則表示樁基向x軸方向傾斜；
20、若樁基向x軸方向傾斜，取樁基中心線上任意點c，測量點c在y軸上數據收集點拍攝樁基正視圖像中分別至樁基中心線在圖像豎直方向和水平方向投影線的像素距離cd、cc；
21、s15，選擇x軸上數據收集點拍攝的樁基正視圖像，測量其中樁基是否呈豎直方向：若呈豎直方向，則表明樁基未向y軸方向傾斜，否則表示樁基向y軸方向傾斜；
22、若樁基向y軸方向傾斜，測量點c在x軸上數據收集點拍攝樁基正視圖像中至樁基中心線在圖像豎直方向投影線的像素距離cb；
23、s16，將像素距離cd、像素距離cb、像素距離cc按拍攝分辨率轉換為實際距離lcd、lcb、lcc，進而計算向x軸方向傾斜的方位角αx、向y軸方向傾斜的方位角αy以及偏離豎直方向的傾斜角β：
24、
25、進一步地，根據樁基周圍的水深數據推算樁基的位移，具體為：
26、s21，將樁基周圍所有無人船收集點采集的水深數據融合為三維水深圖；其中，三維水深圖顯示各位置坐標處的水深數據，且無法采集到的位置處未顯示水深數據；
27、s22，沿三維水深圖未有水深數據的區域邊界作閉合多段線；
28、s23，用圓曲線擬合上述閉合多段線，擬合所得最優圓即為樁基當前位置；
29、s24，將樁基當前位置與設置位置對比，獲得樁基位移。
30、進一步地，根據樁基周圍的水深數據推算樁基的底部沖刷情況，具體為：將樁基周圍所有無人船收集點采集的水深數據融合，得到樁基邊界處的水深數據；再將樁基邊界處的水深數據與樁基設計水深比較：若樁基邊界某位置處的水深數據大于樁基設計水深，則表明該位置處被沖刷；若樁基邊界某位置處的水深數據小于樁基設計水深，則表明該位置處有淤積。
31、一種基于船機協同的樁基案例自動監測預警系統，包括無人機、無人船和陸上控制終端，所述無人船上搭載有水深探測裝置、定位裝置和無線通信裝置，所述無人機上搭載有相機、定位裝置和無線通信裝置；所述無人機、無人船和陸上控制終端，協同實現上述任一項所述的樁基案例自動監測預警方法。
32、與現有技術相比，本專利技術的優點在于：本專利技術協同控制無人船、無人機到達指定位置，實現無人自動控制，并通過無人船、無人機搭載設備實現大范圍樁基群多樁基安全監測，而且能同時監測樁基的傾斜角度、位移以及底部沖刷情況，實現多樣性全面監測。本專利技術通過控制無人設備進行樁基安全監測相較于傳統固定監測設備更加快速、簡便，節約時間成本，解決傳統監儀器固定監測產生儀器需求量高的難題，實現一套監測系統跨區域監測多個目標。
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1.一種基于船機協同的樁基安全自動監測預警方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于船機協同的樁基安全自動監測預警方法，其特征在于，每個樁基設置4個無人機數據收集點，各無人機數據收集點至樁基的距離相等。
3.根據權利要求1所述的基于船機協同的樁基安全自動監測預警方法，其特征在于，每個樁基設置4個無人船數據收集點，分別位于樁基以任意方向為標準的四周方向上，各無人船數據收集點至樁基的距離相等。
4.根據權利要求1所述的基于船機協同的樁基安全自動監測預警方法，其特征在于，假設每個樁基對應的M個無人機數據收集點和N個無人船數據收集點，則對應設置M個無人機分別位于M個無人機數據收集點同時拍攝樁基四周方向上的正視圖像，對應設置N個無人船分別位于N個無人船數據收集點同時采集樁基周圍的水深數據；并且按照多個樁基的預設順序規劃各無人機、無人船的航行路線，完成對多個樁基依次進行數據采集。
5.根據權利要求1所述的基于船機協同的樁基安全自動監測預警方法，其特征在于，無人機和無人船均設置定位裝置，每隔固定時間向陸上控制終端回傳當前所在位置坐標；
6.根據權利要求1所述的基于船機協同的樁基安全自動監測預警方法，其特征在于，另外還設置1個無人船，其上搭載混泥土探傷裝置，其對樁基的探傷數據采集點位于樁基的邊緣處；當該無人船按照規劃的航行路線航行至探傷數據采集點時，使用混泥土探傷裝置對樁基進行探傷監測。
7.根據權利要求1所述的基于船機協同的樁基案例自動監測預警方法，其特征在于，根據接收到的多個樁基圖像數據推算樁基的傾斜角度，具體為：
8.根據權利要求1所述的基于船機協同的樁基案例自動監測預警方法，其特征在于，根據樁基周圍的水深數據推算樁基的位移，具體為：
9.根據權利要求1所述的基于船機協同的樁基案例自動監測預警方法，其特征在于，根據樁基周圍的水深數據推算樁基的底部沖刷情況，具體為：將樁基周圍所有無人船收集點采集的水深數據融合，得到樁基邊界處的水深數據；再將樁基邊界處的水深數據與樁基設計水深比較：若樁基邊界某位置處的水深數據大于樁基設計水深，則表明該位置處被沖刷；若樁基邊界某位置處的水深數據小于樁基設計水深，則表明該位置處有淤積。
10.一種基于船機協同的樁基案例自動監測預警系統，其特征在于，包括無人機、無人船和陸上控制終端，所述無人船上搭載有水深探測裝置、定位裝置和無線通信裝置，所述無人機上搭載有相機、定位裝置和無線通信裝置；所述無人機、無人船和陸上控制終端，協同實現權利要求1-9任一項所述的樁基案例自動監測預警方法。
...【技術特征摘要】
1.一種基于船機協同的樁基安全自動監測預警方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于船機協同的樁基安全自動監測預警方法，其特征在于，每個樁基設置4個無人機數據收集點，各無人機數據收集點至樁基的距離相等。
3.根據權利要求1所述的基于船機協同的樁基安全自動監測預警方法，其特征在于，每個樁基設置4個無人船數據收集點，分別位于樁基以任意方向為標準的四周方向上，各無人船數據收集點至樁基的距離相等。
4.根據權利要求1所述的基于船機協同的樁基安全自動監測預警方法，其特征在于，假設每個樁基對應的m個無人機數據收集點和n個無人船數據收集點，則對應設置m個無人機分別位于m個無人機數據收集點同時拍攝樁基四周方向上的正視圖像，對應設置n個無人船分別位于n個無人船數據收集點同時采集樁基周圍的水深數據；并且按照多個樁基的預設順序規劃各無人機、無人船的航行路線，完成對多個樁基依次進行數據采集。
5.根據權利要求1所述的基于船機協同的樁基安全自動監測預警方法，其特征在于，無人機和無人船均設置定位裝置，每隔固定時間向陸上控制終端回傳當前所在位置坐標；陸上控制終端判斷無人機和無人船的當前所在位置坐標是否偏離各自規劃的航行路線，若偏離則計算規劃的航行路線中與當前所在位置坐標最近的點，并控制偏離的無人機/無人船由當前所在位置航行至該最近的點。
6.根據權利要求1所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：伍志元，高凱，張旺波，蔣昌波，陳杰，鄧斌，
申請(專利權)人：長沙理工大學，
類型：發明
國別省市：
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