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水電樞紐洩洪消能(néng)建築物智能(néng)巡檢與安全評估

發(fā)布時(shí)間:2021-06-29 人浏覽

國(guó)際小水電聯合會(huì)“雲上小水電講堂”邀請到王皓冉副所長(cháng)作《水電樞紐洩洪消能(néng)建築物智能(néng)巡檢與安全評估》的演講。演講分爲“‘空天地水’一體化機器人裝備”、“洩洪消能(néng)設施智能(néng)巡檢技術及應用”、“結構損傷識别與評估”三個部分。


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複雜洩洪消能(néng)建築物結構特點和檢測需求

洩洪消能(néng)建築物作爲水電樞紐的重要構築物,在防洪工程體系中發(fā)揮重要作用,其安全可控是保障水電樞紐運行和電力生産的基礎。洩洪消能(néng)建築物直接承擔高流速過(guò)流或承受高水頭水流沖擊,各類荷載作用複雜,結構安全風險隐患大。洩洪消能(néng)建築物不可達、不易達的複雜、密閉、水下區域多,增加了人工巡檢難度與成(chéng)本。發(fā)揮特種(zhǒng)機器人的性能(néng)優勢,應用智能(néng)機器人系統開(kāi)展大壩建築物檢查工作,輔助甚至逐步取代人工巡檢,并基于巡檢成(chéng)果開(kāi)展專業性、針對(duì)性的評估分析工作,可有效解決上述安全檢測難題。


水電樞紐洩洪消能(néng)建築物智能(néng)巡檢與安全評估(圖1)


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智能(néng)巡檢評價解決方案及工作步驟


水電樞紐洩洪消能(néng)建築物智能(néng)巡檢與安全評估工作采用“需求分析→巡檢集成(chéng)與技術突破→數據處理→安全評估→現場應用→運維建議”的總體思路。

水電樞紐洩洪消能(néng)建築物智能(néng)巡檢與安全評估(圖2)

首先,對(duì)洩洪消能(néng)建築物的結構特性和檢測需求進(jìn)行分析。洩水消能(néng)建築物的結構特性分析決定了巡檢機器人的結構形式和收放布置;檢測需求即判定巡檢目标,包括裂縫、脫落、滲水、磨損、露筋等典型水工混凝土過(guò)流面(miàn)缺陷類型,目标決定了傳感類型和巡檢策略,這(zhè)些分析工作是巡檢機器人的設計、研發(fā)的前提;

第二步,确定巡檢載體形式,進(jìn)行機器人載體結構設計以及定位、控制、收放等關鍵技術突破;
第三步,進(jìn)行傳感采集裝置選型,研究聲學(xué)、光學(xué)、激光的适用性,突破清淤、補光等檢測技術瓶頸,進(jìn)行樣機集成(chéng)與調試,與巡檢機器人載體共同構成(chéng)水電樞紐洩洪消能(néng)建築物智能(néng)巡檢關鍵技術;
第四步,水工混凝土損傷識别與量化關鍵技術研究,包括巡檢數據的智能(néng)分類、圖像分割、特征提取以及量化測量的算法研究、掌握基于圖像或點雲數據的三維重建技術;
第五步,洩洪消能(néng)結構安全分析評價關鍵技術研究,進(jìn)行建築物結構安全分級與風險評價;
第六步,典型工程現場應用,包括制定巡檢方案,優化巡檢路徑;結合缺陷巡檢分布與結構安全評價結果,提出樞紐運維建議,支撐消缺方案制定。


3
 水下結構缺陷智能(néng)巡檢與安全評估方案


水電樞紐洩洪消能(néng)建築物智能(néng)巡檢與安全評估(圖3)


針對(duì)洩洪消能(néng)建築物水下結構缺陷巡檢難點,提出“一體化水下地形探查+水下機器人精細檢測+結構健康狀态量化評估”的智能(néng)檢測與安全評估解決方案,基于獨有的主動檢測技術,可在低能(néng)見度、渾濁、沉積附著(zhe)等複雜水下環境中實施檢測作業,安全、高效、精準的掌握消力池混凝土的缺陷狀态和健康狀況。


水電樞紐洩洪消能(néng)建築物智能(néng)巡檢與安全評估(圖4)


結合工程數據、水下結構物損傷巡檢數據,分析典型缺陷特征及分布規律,獲取風險部位、性質及其影響因素相互關系,基于缺陷綜合評價指标體系與分級标準,開(kāi)展洩洪消能(néng)建築物結構安全分析與評價,形成(chéng)完整水下巡檢分析報告,支撐運維決策。


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