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無人機技術在公路、橋梁巡檢中的應用實踐

無人機技術在公路、橋梁巡檢中的應用實踐

2023-08-29 17:21:38 91

我國是橋梁、公路大國,每一座橋梁、每一條公路的設計與施工建造,背后都凝聚著建設者自主創新的智慧和勇氣。據不**統計,全國現有橋梁約110多萬座。全國公路總里程達到519.8萬公里,其中高速公路16.1萬公里。如此龐大的橋梁道路體量都需要日常巡檢與維護才能保障正常使用和長久的壽命。

近年來,隨著大數據、物聯網、云計算、5G等技術的迅猛發展,數字化轉型進入快速發展期。交通運輸部關于印發《“十四五”公路養護管理發展綱要》文件指出


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(1)推進基礎數據歸集

構建標準統一、信息全面、融合共享的數據體系。


(2)提升養護管理數字化水平

以數字化引領公路養護管理轉型升級。


(3)推進路網運行管理數字化

通過數字化提高路網運行監測管理與服務能力。如何推動公路、橋梁養護“數字化”高質量發展,成為現階段養護管理著的研究方向。


01

現階段巡檢養護分析


公路養護巡檢工作分類及面臨的挑戰

經常性檢測:是指路段檢查人或橋梁養護人員進行觀察。

定期檢測:是依靠富有經驗的專職橋梁檢查工程師,以目視觀察為主,輔以必要的工具、常規測量儀器、照相機和其他器材等手段。

特殊檢測:是因各種特殊原因由專家依據一定的物理、化學無破損檢驗手段對橋梁進行的全面察看、測強和測缺。

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無人機在公路、橋梁巡檢特性分析

無人機具備輕便靈活、快速**的特點,能夠實現對巡檢物體特征快速監測和巡檢,具有成相清晰、覆蓋范圍廣、實時傳輸、自動巡航、數據反饋等特點。具體而言:

(1)無人機具有空中拍攝能力,可通過搭載多種傳感器(如:變焦相機)獲取公路路面、路基、橋梁、標志、綠化帶等各個環節的信息。

(2)無人機具備較強的機動性和適應性,可以在各種復雜環境中進行巡檢,減少人員的危險性。

(3)無人機可以迅速覆蓋大范圍的區域,避免了人工巡檢的局限性,大大提高了巡檢效率。

(4)無人機還可以實現實時視頻傳輸,巡檢人員可以通過地面端實時觀看無人機拍攝的畫面,及時發現養護問題并進行處理。

(5)無人機具有高度自主飛行能力,可以根據預設的航線進行自動巡航。通過事先設定的航線,無人機可以沿公路、橋梁構件進行自主巡航作業。


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02

無人機在公路、橋梁巡檢中的應用

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(1)無人機在橋梁巡檢應用

基于傳統人工巡檢方式,由遠到近觀察的特點,再結合無人機具備操作靈活、攜帶方便,可搭載多種傳感器(如變焦相機),輕松獲取所需位置的高清影像的特點。

針對橋梁巡檢難以到達的部位,如橋梁懸索索夾、吊索減震裝置、懸索*部錨點部位、橋側下底板等部位,利用無人機可輕松獲取該部位高清影像,影像分辨率可達毫米級。


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(2)無人機公路巡檢應用

無人機能夠在視野受限的公路邊坡上進行全方位巡檢。傳統的巡檢方式由于受環境制約,往往無法覆蓋到邊坡的每個角落,導致可能存在漏檢的情況。

在公路巡檢中,針對公路高邊坡、公路交通事故、公路排水溝、公路與橋梁連接處的伸縮縫、綠化帶等部位,巡檢人員難以到達或巡檢效率低的情況,利用無人機可輕松獲取該部位高清影像,提**率和巡檢準確度。


03

公路、橋梁數字化基座建立


借助無人機攝影測量技術,可以獲取高精度的地理信息成果,包括二維數字正射影像、三維模型、三維點云、高清影像等,這些成果可以建立公路、橋梁的數字化基座。


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傳統日常巡檢任務一般結合衛星地圖定位與標注,衛星地圖最高層級19級,清晰度無法滿足養護需求。存在標注信息無法保留、標記內容無法定義、面積計算無法準確等問題。


利用無人機航測,生產二維數字正射影像,清晰度達到23層級以上,測量精度±10cm。數字正射影像帶有地理信息屬性,可實現道路里程樁號精確查詢、實景狀態厘米級測量、全景展示周邊環境、可**套合工程CAD設計圖,方便規劃設計。


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同樣也可以制作三維數字化基座,三維數字化基座具有清晰的色彩和表面細節,更真實的還原物體本身或地形地貌等真實情況,數字化基座包含空間坐標、高程等地理信息,可實現量測高度、長度、面積、角度、坡度、體積等信息。基于三維數字基座,可進行座沙盤演練展示、巡檢航線設計。


04

無人機巡檢航線設計

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以往無人機在公路、橋梁巡檢中,一般依靠飛手,手動操作獲取巡檢數據,這種飛行方式,特別考驗飛手能力,在橋塔立面、塔*鞍座、箱梁底板等位置,面積比較大,沒什么參照物,通常手動飛行軌跡歪七扭八,飛機姿態左右亂晃,執行效率低,安全風險高。


基于手動飛行的弊端,利用第三方巡檢航線規劃軟件,對橋梁需要巡檢的構件進行航線規劃設計。航線功能分別有懸索巡檢航線、垂索巡檢航線、橋塔巡檢航線、橋腹巡檢航線、巡檢投射等。科學、安全、自主飛行,精確定位興趣點并顯示于模型。


05

無人機在公路、橋梁巡檢應用發展趨勢

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06

跨江大橋的“無人值守”應用實踐

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為了提升跨江大橋的養護巡檢質量和效率,江蘇揚子江高速通道管理有限公司在江陰大橋部署了兩座無人機機場,開啟了智慧巡檢的探索。機場工作半徑7km,可7X24小時待命,**輪轉作業,一個架次可連續飛行30分鐘,25分鐘即可滿電再次起飛。


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