淺析基于消費級無人機現有技術增效助力高速公路養護管理

于志強

摘 要：人工智能、物聯網、大數據等信息技術的快速發展促進了無人機井噴式應用，本文通過介紹目前高速養護管理工作中的實際困難，及其他行業領域無人機應用所解決的實際問題，提出基于無人機現有功能在高速公路養護管理中的深度應用范圍及操作提示，助力高速公路養護管理。

關鍵詞：無人機 高速公路 深度應用

一、高速養護管理現狀

高速公路屬于準公共產品，即承擔著民生責任，又有經營屬性。經濟效益、社會效益都要抓。而重大基礎設施前期高投入，回報周期漫長，運營費用巨大。運營主體承擔著高額的運營成本。

本文從高速公路日常養護巡查工作分析并提出利用無人機改變養護巡查方式的可行性建議，以提高早期發現公路病害的能力，并降低養護成本。目前高速公路運營單位養護管理主要是依靠日常路面巡查和集中排查發現問題病害。但目前方式傳統、效率低下，效果不理想，高速公路巡查實成雞肋，亟需改善。

二、無人機在其它行業領域應用

（一）農業應用

植保和施肥對保障農作物健康生長至關重要。一直以來，噴灑作業依賴人工或大型噴灑機。人力噴灑過于低效，而大型噴灑機的使用費用高昂。目前在無人機上加裝可控噴藥系統，配合智能規劃作業系統和農業管理平臺，可實現作業規劃、飛行實時管理和工作統計。較人工噴灑效率提高了數十倍。[1]

（二）電力巡線

輸電線和鐵塔構成了現代電網，輸電線路跨越數千公里，交錯縱橫，電塔分布廣泛、架設高度高，使得電網系統的維護困難重重。現在，先進的無人機技術讓電力巡線工作變得更簡單、高效， 巡線工作組到達作業地點后，即可輕松使用掛載高清相機的無人機開展空中巡檢工作。高清實時圖傳讓巡檢員在飛行中就能快速發現故障點。

（三）公路應用

目前有些科研機構、高校人員有無人機在橋梁檢測方面的應用，但也只是無人機拍攝后，利用電腦平臺進行后期圖像深度計算，通過計算識別橋梁病害。專業性較高，普通的公路巡查人員使用較為困難。

三、公路養護應用探索

高速公路日常養護檢查都包括路面和橋梁檢查，其中特殊路段高填方路堤巡查、挖方路塹巡查、汛期巡查、除雪防滑檢測及大型橋梁及立交區巡查難度大，且公路屬于帶狀目標，利用無人機巡查是可行的。[2]

（一）路面巡查

目前在對高填方路堤，深挖路塹，互通立交區巡查時，由于這種路段巡查難度大，巡查人員視線不能到達，查看不到邊坡有無病害，泄水槽、排水溝有無沖毀、堵塞。必須爬到邊坡坡頂，或者下到邊坡邊腳下查看，路段較長而且沒有道路且要跨過刺線，給巡查人員查看帶來不小的困難。在對互通立交區進行巡查時，立交區地型復雜包括填方、挖方路段多處，十余個匝道，只能徒步檢查。目前是發生水毀出現滑坡病害，事后采取措施。現有無人機技術可輔助完成巡查任務，由于無人機續航能力暫不支持獨立遠距離巡邏，可利用現有無人機智能跟隨功能，將巡邏車做為智能跟隨車目標。飛行高度控制在20米至50米，拍攝全幅路面，以時速60km/h，進行巡檢拍攝。該功能非常適合特殊路段巡查，及時發現病害，該方法多用于汛期檢查，以及春季植被生長前進行。對長路段巡查時，特別是高填方路段發生小規模水毀后，綠化植被被沖走，邊坡坡土裸露呈現出與周邊色差。巡查人員將拍攝視頻上傳到電腦，可后期利用電腦圖像視頻處理功能，對視頻圖像進行曝光處理，通過軟件自動篩選出色差較大的圖像，色差較大為水毀地區，在飛行時無人機對全幅路面拍攝的同時拍攝到了公里牌及百米牌。巡查人員能通過電腦完成病害的識別及準確的定位。

（二）確定積水源頭

迅速判斷立交區積水源頭位置。由于地理條件復雜，建成后的立交區會發生多處積水現象，如某高速公路立交區，每到汛期遇強降雨該路段會發生多處積水，積水面積大、深，且屬于多方向流水。由于設計原因，排水能力不足，經常會在停雨之后積水得不到排除，給行車帶來極大的安全隱患。高速公路養護單位針對此路段加強監管并及時采取限速措施，為解決該問題，當時工程師針對該路段徒步查看沿立交區所涉及的匝道，判斷洪水源頭，重新設計改造。基于這種情況，可利用現有無人機飛到立交區上空可判斷積水源頭，可快解決查找洪水源頭，提高效率。

（三）制作三維圖像及建立監管平臺

在對大型基礎設施建筑進行管理時，常會需要建筑圖像信息，但由于圖片為二維平面 ，不能夠全方位展現建筑更多的細節，給后期養護管理帶來一定的難度。利無人機現有技術可以對大型橋梁、立交區，基礎設施進行全景拍照，利用電腦軟件制作生成三維圖像，工程師可以在電腦前全方位觀察了解建筑更多信息，實現基礎設施管理信息化。[3]

大型的集團形企業對于無人機的管理應有自己的系統平臺，目前，無人機可提供無人機司空管理，可管理轄區內多臺無人機飛行，遠程獲取無人機實時視頻與位置，增強團隊協作，同時可自動同步飛行記錄，提升作業效率，保障飛行合規管理設備與人員，降低運營成本，助力團隊快速擴張.掌握所有飛行數據，及實時飛行狀態。

四、結語

無人機的民用化已經10余年，但普及全民化使用只有近5年，得意于人工智能、物聯網、大數據等信息技術的快速發展，相信在不久的將來，通過融合新一代的信息技術，無人機既能夠在數據收集方面提升效率、創造更大的價值，也能在性能提升上獲得更多可能，為公路養護管理煥發新的生機。

參考文獻

[1]何建明.混凝土高橋墩裂縫的無人機檢測飛行策略與試驗研究[J].公路交通科技應用技術版，2018（01）：193—195.

[2]鄒露鵬.微型無人機在公路橋梁養護檢測工程中的應用[J].公路，2017（07）：173—175.

[3]彭瑤瑤.基于無人機的路橋病害檢測[D].中國科學院大學，2017（6）.