Page 83 - 无损检测2025年第一期

喻志程，等：

水泥电杆病害现场监测目标特征几何分析

1.1.2 相对位移特征提取 获取水泥电杆的病害严重程度。建立杆体病害特
若水泥电杆位于沿海地区，在常年潮湿多雨的 征集合，随机选取训练样本N 展开梯度迭代，过
ij
环境下，其外部会被雨水大风侵蚀，导致混凝土剥 程为
落，出现杆体倒塌等现象。基于上述提取出的结构 ' -N η =N ( )κt t （9）
ij ij N / R N
ij
变形量以及获取的相关参数，设定水泥电杆的原始
N
位移观测值为G ，经过m次观测后的位移值为G ， 式中： η 为学习率；t (t)为训练参数动量；R为加权系
0 n 数； κ 为梯度下降指数。
则水泥电杆的净空相对位移值ζ 可表示为 构建几何映射结构，如图 1 所示。根据图 1 所
m
=ζ -G G （5）
m n 0 示关系，可知分析目标与成像仪之间的三维坐标关
由于提取位移值时，气候温度会给提取结果带 系，输入结构变形量特征、相对位移特征与状态特
来影响，所以需要将观测时的测量基线设定为J，以 征，输出双目立体视觉特征的几何映射结果，即可求
完成水泥电杆净空相对位移值的误差校正，校正结 解水泥电杆的病害类型以及病害严重程度，逐次区
果表示为 分侵蚀病害，腐蚀病害，外力、应力挤压病害等相关
=ζ n -G 0 m -G δ ′ ( - J t m t 0 ) （6） 内容。

式中：t 为初始测量温度；t 为第m次测量温度；δ 为
0 m
膨胀系数； ζ ′ 为校正后的位移值。
m
1.1.3 状态特征提取
水泥电杆通常立于土地之上，杆体内部应力以
及外部压力的挤压，会使得杆体状态特征差异较大，
对电杆进行准确的屈服强度提取，能够有效获得电
杆外部挤压状态值。因此，设定水泥电杆的应力张
量固定值为I ，偏张量固定值为I ，则水泥电杆当前
1 p2
状态的屈服强度Q 可表示为
qd
=Q ε - I φ + I （7）
qd 1 p2
式中： ε 为水泥电杆内摩擦角常数；φ 为黏聚力因子。
1.2 杆体病害特征几何优化
图 1 几何映射结构
确定具体扫描位置后，获取不同位置的两幅或
多幅二维图像，构建杆体病害特征几何优化模型，即
2 试验过程与结果分析
2.1 算例分析
以某沿海地区农配网电杆及其制品现场监测

（8） 平台的后台数据为算例样本，使用Canon EOS 5D
Mark IV摄像头进行电杆数据的扫描和采集。通过
Adobe Photoshop软件对采集到的图片进行去噪、增
强对比度等操作。使用AUTODESK AutoCAD将
f
式中：(x)为水泥电杆监测模型的目标函数；s.t.为约 电杆的钢筋空间排列转化为3D图像排列，并标注钢
束条件；F为双目立体视觉特征提取模型；H 为水泥 筋的具体规格和尺寸信息。采用DY-1000检测仪测
γ
电杆的失稳状态预警临界值，H 为其最大临界值； 量电杆的保护层厚度，Mitutoyo 500-196-30仪测量
max
ζ 为相对位移预警临界值，ζ ′ m max 为其最大临界值； 电杆的钢筋直径大小等参数。通过MATLAB软件
mγ
Q 为屈服强度临界值，Q qd max 为其最大临界值；γ 为 对采集到的数据进行处理和分析。基于深度学习框
qdγ
双目立体视觉特征； ω 为权重。 架TensorFlow实现杆体病害双目立体视觉特征几何
n
依据病害监测模型目标函数以及约束条件，引 分析，将钢筋内部分布图转化为三维彩色效果图，该
入随机梯度下降方法对模型展开训练与求解 [10-11] ， 模型如图2所示。
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2025 年 第 47 卷 第 1 期
无损检测