無人機在橋梁檢測中的應用

徐子鈞

長沙理工大學（410114）

1 無人機橋梁檢測方法介紹

1.1 無人機橋梁檢測系統組成

無人機橋梁檢測系統主要由無人飛行器、高清攝像機、高清圖像傳輸系統、數據處理系統、電子云臺、飛行遙控器、云臺遙控器等組成。

1.2 無人機橋梁檢測系統工作原理

無人機橋梁檢測系統需要多個部分協同工作，主要是利用無人機可以任意高度懸停，組裝高清攝像頭拍照，然后通過數據傳輸系統將數據傳輸到后臺，由專業技術人員分析缺陷特征和危害程度。

2 無人機在橋梁檢測中的優勢

2.1 無人機可靠性高，使用成本低

隨著科學技術的發展，無人機橋梁檢測系統所采用的技術日趨成熟，已廣泛應用于各行各業。 設備的正常運行只需要電池的正常供電，使用成本遠低于傳統的橋梁檢測車，節省了橋梁檢測預算。

2.2 檢測精度高，檢測過程更安全

無人機可配備多種高分辨率攝像機，可對橋梁腹部、纜繩等難以探測的各個部位進行詳細拍攝。 使用傳統檢測方法，一些細節容易被忽略，導致檢測結果不準確。 在無人機拍攝過程中，可以隨時移動位置，從不同角度拍攝，掌握更加全面的信息。 如果對檢測結果有異議，可以反復檢測，提高檢測精度。

無人機探測不需要其他輔助設施。 特別是對高大橋梁的檢測，不需要塔、籃等輔助工具，大大降低了橋梁檢測的風險，保證了檢測人員的人身安全。

2.3 使用靈活，適應性廣

無人機具有飛行高度高、重量輕、體積小、控制性能好等優點。 無論是城市中的橋梁還是高山之間的懸吊橋，無人機都能迅速飛到預定位置，利用飛行高度的優勢完成傳統探測方法無法完成的探測任務。 傳統檢測方法對特殊橋梁的檢測存在較大的盲區，無法對其進行觀測，重要的橋梁節點不能完全覆蓋，無人機可以檢測到這些盲區。 它有利于獲取第一手的檢測細節，對滿足檢測需求、提高檢測效果具有重要作用。

2.4 檢測期間無需中斷交通

橋梁施工一般在交通流量較大的道路上進行。橋梁投入使用后，一旦關閉，將對城市交通狀況帶來不利影響。 傳統的檢測方法需要使用大型的測量設備，這對交通影響很大，有些橋梁的檢測還需要封閉道路。 但是，無人機的使用不需要中斷交通，對整個檢測過程中的交通幾乎沒有影響。

2.5 維護方便

無人機探測系統的電子設備大多采用模塊化結構，不僅使用方便靈活，而且后期升級方便快捷。隨著電子設備的普及，后期維護方便，價格低廉。

3 無人機在橋梁檢測中的不足

3.1 對操作人員要求高

無人機監測不僅考驗操作人員的技術水平，而且在長時間觀看視頻的過程中容易產生眩暈，給無人機的控制帶來困難。 因此，要求操作人員具有較強的身體素質和心理素質，必須掌握一定的操作技能，否則很難完成檢測任務。

3.2 無人機檢測存在盲點，檢測數據精度不夠

無人機檢測系統雖然比傳統的檢測方法有許多優點，但在實際的檢測過程中也存在盲點。 如當無人機檢測到整體橋梁或部分橋梁時，不合理的路徑規劃將大大增加無人機的檢測盲區。 這種情況只能通過以后的路線規劃和反復觀察來彌補。 如航線規劃的精度不能滿足檢測精度的要求，與檢測部位的距離過遠, 則會導致無人機測量精度較差。 在后期，可以對航線規劃進行修正，以滿足檢測精度的要求。

3.3 續航能力一般

無人機攜帶的電池電量為16 000 mAh，最大載重5 kg，滯空時間在5～20 min。 這對于復雜的探測項目來說遠遠不夠。

3.4 工作環境受天氣影響較大

在無人機的整個飛行過程中，天氣狀況影響很大，特別是風速對飛行穩定性有影響，直接影響到拍攝質量和相關數據的采集。 無人機攜帶的高清攝像機容易受到光線的影響， 在采集圖像數據時，應盡量在迎光面采集，避免逆光采集，以提高圖像采集的成功率。

4 無人機在橋梁檢測中的應用

無人機飛行檢測前，首先了解橋梁的總體結構，根據檢測項目制訂檢測方案，選擇測量點，規劃飛行路線。 控制測量時間和距離，確保整個測試過程順利進行。

4.1 制訂探測計劃，選擇測量點，規劃飛行航線

在無人機飛行檢測之前，我們應該對整個橋梁結構有足夠的了解。 根據檢測項目，確定測量點，使橋梁的主要結構數據能被測量點完全覆蓋，并規劃無人機的飛行路線，提高飛行檢測的有效性。

4.2 控制測量時間

無人機的續航時間有限，一般在20 min 左右。如何在有限的時間內完成檢測是關鍵。 這就需要合理掌握測試節點和時間，避免二次起飛造成的探測中斷，否則會增加探測成本，影響探測效果。

4.3 控制測量距離

測量距離的控制主要從三個方面考慮。 首先，如果飛行距離過長，無人機可能飛出無線控制范圍，導致飛機失控。 其次，如果飛行距離離橋梁太近，就有碰撞的危險，導致無人機探測系統受損。 最后，如果飛行距離控制不好，拍攝質量或角度不符合要求，則會導致測試數據偏差較大，影響檢測結果。

無人機起飛前，機身應放置平穩。 飛行過程中，與橋墩或塔柱的測量距離一般控制在5 m 左右，但與電纜、鋼構件等復雜部位的距離一般控制在10 m左右。 以上均為經驗值，在實際檢測過程中應根據現場實際情況進行調整。

5 結語

目前，在橋梁檢測方面，無人機具有傳統檢測方法的無法比擬的優點，但也存在不足，仍需改進。隨著橋梁檢測行業的不斷發展，無人機的使用將越來越頻繁，無人機技術也將越來越成熟。 無人機在橋梁檢測中的應用， 大大提高了橋梁維修管理水平，更好地維護了橋梁結構的安全性和耐久性。