無人多旋翼飛行器如何應(yīng)用于公路橋梁檢測、線路巡檢中

隨著航拍技術(shù)、遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機(jī)應(yīng)用更多地滲透到各行各業(yè)。無人飛行器可分許多類別，其中無人多旋翼飛行器因結(jié)構(gòu)簡單、價格相對低廉，可應(yīng)用于公路橋梁檢測、線路巡檢等領(lǐng)域。

通過橋梁檢測，我們可以確保橋梁的使用安全;及早發(fā)現(xiàn)橋梁病害及異?，F(xiàn)象;為橋梁的維修養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，以適時采取合理的維修加固方法，延長橋梁的使用壽命、提高其承載能力，降低橋梁的維護(hù)費(fèi)用，或拆除重建;考察橋梁是否能滿足將來運(yùn)輸量的要求;為橋梁設(shè)計、規(guī)范修訂和完善等提供依據(jù)。

傳統(tǒng)方法的弊端：

管養(yǎng)部門通常定期對橋梁進(jìn)行檢查，多采用傳統(tǒng)檢測手段，依靠肉眼或者輔助工具（如橋檢車、望遠(yuǎn)鏡等）來檢測橋梁主要構(gòu)件是否出現(xiàn)裂縫、開裂破損、露筋銹蝕、支座脫空等病害。

對于特殊結(jié)構(gòu)橋梁（如斜拉橋、懸索橋、鋼管混凝土拱橋等）或者大跨高墩橋梁，在梁底板、塔柱、索纜、斜拉索、塔頂避雷針等可及范圍以外，常規(guī)檢測手段和方法存在局限性，可操作的難度非常大，存在檢查盲區(qū)，其中局部盲區(qū)采取人工現(xiàn)場察看檢查，但效率低、難度大、危險系數(shù)高。

無人機(jī)檢測的優(yōu)勢

無人機(jī)能夠定點(diǎn)懸停觀測，實時傳輸畫面，且能自控飛行，與常規(guī)檢測相比，具有較多優(yōu)勢。

1、使用成本低

所用的技術(shù)均為比較成熟的技術(shù)，在各領(lǐng)域都已大規(guī)模應(yīng)用，如GNSS導(dǎo)航技術(shù)、數(shù)碼影像技術(shù)、無線電遙控等技術(shù)等，所有設(shè)備只需電池供電，沒有額外費(fèi)用，使用成本遠(yuǎn)低于搭架檢測和橋梁檢測車。

2、檢測精度高

多軸飛行器可以搭載高分辨率攝像機(jī)對各種橋梁病害進(jìn)行細(xì)致拍攝，能隨時操控拍攝位置，可進(jìn)行多次，反復(fù)檢測。

3、使用靈活，適應(yīng)范圍廣

外業(yè)只需一臺越野車、一臺筆記本電腦及一臺遙控裝置就可以對大型橋梁進(jìn)行檢測，且不需要專用起降場地，有利于橋梁檢測的日?；M(jìn)行。

4、維修保養(yǎng)方便

機(jī)體為模塊化結(jié)構(gòu)，便于運(yùn)輸，所搭載的的設(shè)備均為外設(shè)，可方便靈活進(jìn)行升級或更換。

無人機(jī)橋梁快速檢測系統(tǒng)方案組成

無人機(jī)橋梁快速檢測系統(tǒng)主要由無人機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、任務(wù)荷載系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)、其他設(shè)備等組成。

系統(tǒng)工作原理如下圖所示：

檢測內(nèi)容

1、混凝土蜂窩麻面、露筋、剝落掉塊及裂縫檢測

露筋、混凝土剝落掉塊檢測

裂縫檢測

2、鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓是否缺失檢測

鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓是否缺失檢測

3、其他影響結(jié)構(gòu)安全的病害檢測

橋梁支座滑移檢測

橋面鋪裝層破損檢測

4、橋梁三維建模

通過對橋梁構(gòu)件多角度拍攝，根據(jù)圖像由軟件自動生成三維立體圖形，將三維圖形導(dǎo)出后可形成高精度的橋梁三維模型，橋梁三維模型可作為公路橋梁檔案保存，以便將來為維修工作提供技術(shù)參考。

橋梁三維模型

注意事項：

1、無人機(jī)檢測一般由2名專業(yè)技術(shù)人員分別控制機(jī)身運(yùn)動、檢測攝像2部分進(jìn)行飛行和數(shù)據(jù)采集。起飛前，無人機(jī)需放置平穩(wěn)，調(diào)試各系統(tǒng)確保開機(jī)運(yùn)行正常后，統(tǒng)一指令調(diào)度起飛。在飛行過程中，根據(jù)檢測對象的差異控制不同的安全距離。橋墩和塔柱一般控制在5米左右，纜索和鋼構(gòu)件等地形復(fù)雜部位一般控制在10米左右，具體安全距離需結(jié)合現(xiàn)場情況確定。

2、無人機(jī)空間位置信息、攝錄畫面實時顯示在地面站系統(tǒng)的監(jiān)控屏幕上，檢測人員根據(jù)監(jiān)控初步判斷檢測對象是否存在病害。若存在，檢測人員根據(jù)病害程度，選擇無人機(jī)懸停進(jìn)行局部高清拍照或繼續(xù)前進(jìn)。無人機(jī)飛行控制、攝像系統(tǒng)采用無線傳輸信號進(jìn)行控制，檢測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)存儲在無人機(jī)機(jī)身，有效避免長距離無線傳輸引起的數(shù)據(jù)衰減或干擾。

3、檢測過程受日照方向、風(fēng)速、天氣狀況等影響較大，一般應(yīng)選擇檢測對象迎光面，采集圖像數(shù)據(jù)較為清晰，避免出現(xiàn)逆光，提高數(shù)據(jù)采集成功率。一般選擇在晴天無風(fēng)環(huán)境下進(jìn)行檢測，盡量減少環(huán)境因素影響，降低檢測過程的安全風(fēng)險。

4、通過現(xiàn)場無人機(jī)數(shù)據(jù)采集后，將圖像等數(shù)據(jù)下載，利用視頻和圖像處理軟件，分析并確定發(fā)現(xiàn)病害的具體位置和病害尺寸等，然后根據(jù)《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21- 2011）等相關(guān)規(guī)范，對檢測對象的構(gòu)件進(jìn)行評定。

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