无人多旋翼飞行器如何应用于公路桥梁检测、线路巡检中

枫雪路 2020-08-17 1127

军用/航空电子

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随着航拍技术、遥感技术的不断发展，无人机应用更多地渗透到各行各业。无人飞行器可分许多类别，其中无人多旋翼飞行器因结构简单、价格相对低廉，可应用于公路桥梁检测、线路巡检等领域。

通过桥梁检测，我们可以确保桥梁的使用安全;及早发现桥梁病害及异常现象;为桥梁的维修养护提供科学依据，以适时采取合理的维修加固方法，延长桥梁的使用寿命、提高其承载能力，降低桥梁的维护费用，或拆除重建;考察桥梁是否能满足将来运输量的要求;为桥梁设计、规范修订和完善等提供依据。

传统方法的弊端：

管养部门通常定期对桥梁进行检查，多采用传统检测手段，依靠肉眼或者辅助工具（如桥检车、望远镜等）来检测桥梁主要构件是否出现裂缝、开裂破损、露筋锈蚀、支座脱空等病害。

对于特殊结构桥梁（如斜拉桥、悬索桥、钢管混凝土拱桥等）或者大跨高墩桥梁，在梁底板、塔柱、索缆、斜拉索、塔顶避雷针等可及范围以外，常规检测手段和方法存在局限性，可操作的难度非常大，存在检查盲区，其中局部盲区采取人工现场察看检查，但效率低、难度大、危险系数高。

无人机检测的优势

无人机能够定点悬停观测，实时传输画面，且能自控飞行，与常规检测相比，具有较多优势。

1、使用成本低

所用的技术均为比较成熟的技术，在各领域都已大规模应用，如GNSS导航技术、数码影像技术、无线电遥控等技术等，所有设备只需电池供电，没有额外费用，使用成本远低于搭架检测和桥梁检测车。

2、检测精度高

多轴飞行器可以搭载高分辨率摄像机对各种桥梁病害进行细致拍摄，能随时操控拍摄位置，可进行多次，反复检测。

3、使用灵活，适应范围广

外业只需一台越野车、一台笔记本电脑及一台遥控装置就可以对大型桥梁进行检测，且不需要专用起降场地，有利于桥梁检测的日常化进行。

4、维修保养方便

机体为模块化结构，便于运输，所搭载的的设备均为外设，可方便灵活进行升级或更换。

无人机桥梁快速检测系统方案组成

无人机桥梁快速检测系统主要由无人机、数据传输系统、任务荷载系统、地面站系统、其他设备等组成。

系统工作原理如下图所示：

飞行器

检测内容

1、混凝土蜂窝麻面、露筋、剥落掉块及裂缝检测

露筋、混凝土剥落掉块检测

裂缝检测

2、钢结构高强螺栓是否缺失检测

钢结构高强螺栓是否缺失检测

3、其他影响结构安全的病害检测

桥梁支座滑移检测

桥面铺装层破损检测

4、桥梁三维建模

通过对桥梁构件多角度拍摄，根据图像由软件自动生成三维立体图形，将三维图形导出后可形成高精度的桥梁三维模型，桥梁三维模型可作为公路桥梁档案保存，以便将来为维修工作提供技术参考。

桥梁三维模型

注意事项：

1、无人机检测一般由2名专业技术人员分别控制机身运动、检测摄像2部分进行飞行和数据采集。起飞前，无人机需放置平稳，调试各系统确保开机运行正常后，统一指令调度起飞。在飞行过程中，根据检测对象的差异控制不同的安全距离。桥墩和塔柱一般控制在5米左右，缆索和钢构件等地形复杂部位一般控制在10米左右，具体安全距离需结合现场情况确定。

2、无人机空间位置信息、摄录画面实时显示在地面站系统的监控屏幕上，检测人员根据监控初步判断检测对象是否存在病害。若存在，检测人员根据病害程度，选择无人机悬停进行局部高清拍照或继续前进。无人机飞行控制、摄像系统采用无线传输信号进行控制，检测系统采集数据存储在无人机机身，有效避免长距离无线传输引起的数据衰减或干扰。

3、检测过程受日照方向、风速、天气状况等影响较大，一般应选择检测对象迎光面，采集图像数据较为清晰，避免出现逆光，提高数据采集成功率。一般选择在晴天无风环境下进行检测，尽量减少环境因素影响，降低检测过程的安全风险。

4、通过现场无人机数据采集后，将图像等数据下载，利用视频和图像处理软件，分析并确定发现病害的具体位置和病害尺寸等，然后根据《公路技术状况评定标准》（JTG/T H21- 2011）等相关规范，对检测对象的构件进行评定。

责任编辑：gt

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