张学武—水下结构物表面缺陷成像检测系统PPT课件下载推荐.pptx
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张学武—水下结构物表面缺陷成像检测系统PPT课件下载推荐.pptx
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裂缝、破损、焊缝、孔洞、磨蚀坑、渗漏、凹坑、钢筋锈蚀以及结构外观变形等。
1954迄今,3541座水库溃坝,75.8特大洪水导致河南板桥、石,,2.6万余人死亡,京广铁路102km中断16天,直接经济损失超过100亿美元,生水灾,淹没厂房,事故造成75人死亡,13人失踪,损失130亿美元,1963年,意大利Vajont拱坝近坝库岸滑坡造成巨大水体涌出,2009年8月17日,俄罗斯最大的水电站萨扬舒申斯克电站,2#2017年2月10日,美国最高的奥罗维尔(Oroville)大坝溢洪道泄,发展,启用非常溢洪道,当局12日下令当地18.8万名居民紧急疏散,造成巨大恐慌1959年,法国Malpasset拱坝溃决,500名士兵遇难,Ferretk,内蒙古乌拉特前旗增隆昌水库(总库容1888万m3)副坝决口,市出现强降雨天气过程,超标准洪水导致库水位快速上涨超校核洪水位0.29m,副坝因灌水涵管接触渗漏溃决,主坝左坝肩下游坡渗漏塌陷,雨引发洪水,水库洪峰流量远超水库300年一遇校核洪水标准,水库漫顶溃坝,死亡和失踪28人,都区中坝水库险情:
8,月3日强降雨致使中坝,滑动;
8月4日溢洪道右岸公路边坡及启闭塔上游库区岸坡发生坍塌,致使溢洪道进口部分堵塞,速增加,最大新疆哈密射月沟水库(总库容680万m3)溃坝:
7月31日,短0.886m3/s,黄石市铁山区政府启动二级应急响应,下游紧急疏散2896人青海省海东市乐,内蒙古增隆昌水库溃坝,新疆湖射北月沟省水黄库石溃东坝方山水青库海中大坝坝水渗库漏下游险滑情坡:
8月湖4北日东,方大山水坝库出渗现漏集,定期对水库大坝深水表面缺陷进行检测,不仅是进一步加固和修复大坝的基础,而且是保障大坝安全、延长大坝使用寿命的重要措施;
是我国防灾减灾体系的重要内容,关系到社会公共安全的一项系统工程。
水库大坝深水表面缺陷检测是:
健康诊断、风险评估与应急管理的基础工作,国家“十三五”规划纲要(2016-2020):
完善综,水利改革发展“十三五”规划:
结合网络强,能力建设提高防洪减灾水平国家综合防灾减灾规划(2016-2020):
加强防灾+”行动计划、国家大数据战略、人工智能战略等,全面提升水利,信息化水平,国家重大,需求,GD,P32,工程CT,瞬变电磁,地震勘探,地震勘探,地质雷达,传统的水下构筑物缺陷检测的方法,成像检测技术:
因具有光谱敏感范围广、感知信息丰富、便于利用信息技术进行精细分析及可视化等优势,日益成为水下构筑物表面缺陷检测的主流技术。
(a)可见光图像,(b)声呐图像,第二部分,成像检测方法和技术,声成像技术,微光成像技术,偏振光成像技术,成像检测方法和技术,多波束声呐成像侧扫声呐成像合成孔径声呐成像相控阵声呐成像,800m深处清晰成像的微光成像设备起步阶段,激光成像技术水体对于蓝绿激光存在透明窗口效应不受水体浑浊影响的优点,具有广泛的适用性。
偏振光学去散射成像技术,适用于浑浊水下环境中的清晰成像。
2.成像检测方法和技术,基于非偏振光照明的水下偏振成像目标增强技术,杨力铭,韩军,声呐(DIDSON)大范围扫描过程,水下CCD近距离辨识过程,融合声呐和光学成像探测技术成为解决水下构筑物裂缝检测的有效途径!
2.成像检测方法和技术,大尺度,小尺度,2.成像检测方法和技术,几何特征纹理特征颜色特征频域特征.,SVM神经网络贝叶斯DS,缺陷的描述表达和度量,噪声干扰表面麻坑、空洞非连续碎片,证据建模缺乏合理性证据融合参杂大量人为因素,水下环境的复杂性、时变性和混杂性表面缺陷形状所呈现的随机性和多样性本身形状不规则、非结构化等,灰度分布不均对比度差、信噪比低边界细节模糊、纹理被阴影遮挡,核心是解决一个不确定性问题,2.成像检测方法和技术,增加缺陷检测的先验信息,增加传感器种类、提高传感采集设备的分辨率,基于渗流理论、基于Snake、基于阈值分割、基于形态学基于三维重建、基于多尺度基于模糊逻辑、人工神经网络,条件,硬件方法,为了尽可能的消除不确定性现有的研究通常从以下几个方面加以改进,增加了数据处理和分析的难度,增加了传感器调度难度、增加了噪声增益、增加了背景复杂程度,我们,不确定性分析理论,其优势是直接研究客观事物的本质属性,即不确定性。
依然无法解决低检出率、高虚警率、低识别率问题。
2.成像检测方法和技术,缺陷成像检测过程:
图像获取预处理、图像特征提取图像特征建模与分类决策等环节,不确定性信息的度量、描述和表征,上下近似概率统计模糊隶属度基本信度分配函数等,不确定性信息度量手段选取,灰度统计特征纹理特征几何特征色彩特征频域特征等,特征选取,缺陷图像中包含的不确定性信息随机信息非精确信息模糊性信息不完全信息不协调信息相关冗余性信息异质异构信息等,2.成像检测方法和技术,图像获取不确定性,缺陷提取不确定性,分类决策不确定性,图像预处理,图像分割,图像融合,模糊证据融合,概率统计分析,随机集近似空间,不确定性分,不确定性理论为复杂环境下的缺陷成像检测提供了丰富的处理手段,2.成像检测方法和技术,ADetectionandClassificationApproachforUnderwaterDamCrack,StructuralHealthMonitoring,2016,4.(SCI,Q1,Published,IF:
3.193)ANovelUnderwaterDamCrackDetectionandClassificationApproachBasedonSonarImages,PLOSONE,2016.11.(SCI,Q1,Accepted,IF:
3.057),第三部分,成像检测系统方案,针对水库大坝表面缺陷检测重大需求,综合声学、光学、物理学、电子学、信息科学与智能科学和技术等,设计水下结构物表面缺陷检测机器人,建立缺陷探测模型,设计缺陷检测和识别算法,进行缺陷定性、定量在线分析。
系统为水库大坝安全运行和健康管理、诊断预警提供先进的技术支撑。
系统设计目标:
环形探照灯,推进器,主控舱摄像头,定位舱,检测机器人,参数,规格,备注,尺寸457mm338mm254mm,LWH,10-11kg,HDPE,框架工作水深,100m,Forward,最大速度推进器,23kn垂向2T200,水平向4200,推力,前向:
14kgf,垂向:
9kgf,电池容量,横向:
14kgf14小时(视使用情况),传感器,陀螺仪,加速度计磁力计深度计,功能,自动定深模式,定向模式,检测机重器量人基本参数,3.水下应答器,1.显控平台,2.水面基阵,:
定位子系统设计,电路设计,基阵应答器,:
定位子系统设计,主要技术指标,声学参数,通信半径斜距1km,声速范围,1400m/s1550m/s,通信,宽带扩频编码,换能器参数,型号,HS/T25,结构形式,球形发射换能器,工作频带,16kHz38kHZ内,SvL不小于140dB,发射声源级,带内最大声源级不小于195dB,指向性,水平全向,起伏1.5dB,水听器参数,型号,HS/H50,结构形式,球形接收换能器,工作频带,10kHz40kHZ,接收灵敏度,带内接收灵敏度-1984dB,指向性,水平全向,起伏1.5dB,定位精:
度定位子系统设计斜距0.3%1.5%,系统部署方案:
第四部分,检测系统软件方案,水环境理解,诊断与评估,定位与控制,关键技术:
专家知识多源数据融合技术软计算技术,第五部分,创新与特色,1,提出并发展了大坝库区等有限区域的水下作业平台的声学定位技术,2,基于单根电缆实现了控制命令、视频数据和电能的复用传输,3,4,基于小样本学习,提高了缺陷检测和识别准确率提出了在线环境参数和声场参数自适应匹配技术,5,建立了缺陷定性定量在线分析和评估方法,敬请专家批评指正!
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