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(jià)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(shí)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(jì)、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(xiǎn)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(shí)時(shí)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(shí)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(tái)越野車、一臺(tái)筆記本電腦及一臺(tái)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常化進(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(jí)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。
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(dòng)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。
注意事項(xiàng):
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(dòng)、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(shí)時(shí)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(hào)進(jìn)行控制,檢測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(xiǎn)。
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(píng)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(píng)定。