探讨无人机在桥梁检测中的应用与发展

来源 :世界家苑·学术 | 被引量 : 0次 | 上传用户:RK0707
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  摘要:针对目前无人机在桥梁检测中的应用局限,文章从实践角度出发,分析了桥梁检测中无人机的应用原理与方法,并提出了作用于实践的措施策略,其目的是为相关建设者提供一些理论依据。结果表明,要想提高无人机在桥梁检测中的应用效果,需结合工程建设的实际情况,控制天气、环境以及结构特征等因素的影响。
  关键词:无人机;桥梁检测;多旋翼无人机
  0.引言
  桥梁工程作为地区进行现代化经济建设水平的重要体现,其建设使用的安全稳定性,直接决定了涉及人民群众的生产生活质量。然而,在实际建设过程中,受外界因素、人为因素以及技术应用局限等因素的影响,使得工程建设的效果价值并未充分发挥出来。无人机作为保证桥梁工程各部分结构作用质量的检测技术,其能以低成本、高效率以及高稳定性状态,作用于桥梁各个结构部位的病害检测、程度检测。但其作用于实践的效果并不突出,这是未与常规检查手段结合起来使用的原因。故,相关建设人员应将其作为重点研究对象,即在明确无人机在桥梁检测工作中应用方法的情况下,找出优化控制的方法策略。
  1.研究无人机在桥梁检测中应用与发展的现实意义
  当前阶段,科技水平的不断进步,使得基于航拍与遥感技术的无人机应用到各个领域。其中无人多旋翼飞行器,以其应用成本低且结构简单,在公路桥梁检测与线路巡检等方面起到了重要作用。然而,实践过程中,由于无人机检测技术属新兴科技,部分工程建设人员并未掌握其操作检测方法,这就阻碍了其作用价值的有效发挥。为此,相关建设人员应从实践角度出发,将现有的科学技术成果充分利用起来,即把无人机作用于桥梁检测难度大、危险系数高且效率低的部位,以提高工程项目建设使用的安全稳定性,最终服务于现代化经济建设的全面发展进程u-。
  2.无人机在桥梁检测中的应用方法
  2.1应用原理
  无人机在桥梁检测中的应用共涉及无人机、地面站、数据传输以及任务荷载等多方面系统设备。其中无人机的应用原理为:采用起降平稳的多旋翼无人机,进行数据信息的采集与观测;地面站:实时监控无人机飞行与拍摄检查情况,用以调整飞行轨迹与确定桥梁病害部位。研究表明,作用于桥梁检测领域的无人机与常规的航拍无人机不同,即任务盒子系统的三轴增稳云台与高清摄像机,处于飞行器上方,以实现高空任意点悬停检测目标。如表1所示,为无人机桥梁检测系统部分参数设置要求。
  此外,还要借助高像素专业拍照采集系统,即在已知桥梁检测位置与距离的情况下进行拍照,将数据存于机身。于此,桥梁工程建设质量控制人员就能通过已知时间轴线、空间位置以及高清照片等,获得桥梁病害发生位置与危害程度信息,进而采取相应的措施手段进行控制。
  2.2应用方法
  首先,桥梁无人机检测,应派由两名专业技术人员,分别对机身运动与检测摄像产生信息进行数据采集。此过程,在启动无人机前,应保证设备处于平稳状态,并保证各系统运行正常情况下,统一指令起飞。此外,无人机的飞行过程中,相关人员就根据桥梁检测对象的差异,确定检测的安全距离,即将桥墩与塔柱控制在5m左右,将钢构件与缆索等地形复杂部位控制在lOm左右。
  其次,桥梁检测人员要根据地面站系统中无人机空间位置信息与摄录画面,来初步判断检测部位是否存在病害。对于存在病害的情况,检测人员还要进一步确定其病害程度,即将无人机悬停至局部,进行高清拍照。此过程,无人机的摄像系统与飞行控制系统设备,是由无线传输信号进行控制的。值得注意的是,相关人员要将桥梁检测系统采集的数據信息存储至无人机机身,以避免长距离无线传输受其他干扰因素影响。
  最后,由于无人机检测过程具有上升缓慢与下降速度较快特点,因此,桥梁检测人员需将上升速度控制在5-20m/min。对于检测环境特殊问题,可结合检测对象的病害分布、风速以及周边环境,来进行调整确定。无人机在实施检测作业过程中,还会受到日照方向、天气状况以及风速等因素的影响,因此,相关建设人员应优先选择检测对象的迎光面,以提高采集数据图像的清晰度。
  3.无人机在桥梁检测中的应用实践与发展分析
  3.1应用实践
  以某桥梁工程应用无人机进行病害检测过程为例,该工程主跨为900m的单跨双脚钢桁架加劲梁悬索桥,桥面全长约1300m。基于桁梁采用整体节点设计控制技术,即需通过高桥螺栓拼接,来提高结构的稳定性。为此,研究人员将无人机作用于桥梁节点板、索塔以及钢桁梁等部位的检测。如表2所示,为桥梁无人机检测部位与内容要求。
  对于多旋翼无人机应用于桥梁检测的结果,相关人员应将系统中的图像等数据信息进行下载。而后,再利用图像与视频处理软件,来确定结构部位发生病害的位置与尺寸。于此,技术人员就能根据相关管理部门制定的规范标准,来评定桥梁检测对象的构件作用情况。经分析,本工程东西方向侧面E10号处存在高强螺栓缺陷。相关建设人员需采取相应的措施方对其进行控制,以避免其对所处结构带来不稳定性影响。
  3.2应用展望
  桥梁大跨度结构形式的复杂性,使得工程大多采用常规检测手段,并不能控制检查死角的作用稳定性。为此,相关建设人员要想全面掌握桥梁工程的健康技术状况,需根据工程建设的实际情况,采用多种方法配合使用,来提高检测结果可靠性与全面性。例如,对于常规检查方法的高危险性、成本较高且检测精度不够等问题,可采用无人机桥梁检测技术,来记性控制。而对于桥梁工程梁体狭小控制部位,则要采用常规检测方法,来提高检测效果。于此,桥梁检测技术的应用,应朝着多元化方向迈进,以全面掌握桥梁工程运行使用的健康稳定状况,进而保证其不会对涉及的人民群众生命财产安全造成威胁。然而,就目前来说,距离此目标实践,仍有很大的进步空间,故,相关建设人员应通过借鉴国外先进的无人机桥梁检测技术,并通过本土化,来提高桥梁工程建设使用的安全稳定效果。这样一来,桥梁工程就能为周边涉及地区的经济发展提供助力,进而加快现代化经济建设步伐。
  4.结束语
  综上所述,要想提高无人机在桥梁检测中的应用效果,相关人员需与工程项目实际情况充分结合,以保证无人机各个系统不受干扰。于此,桥梁各结构病害就能在准确检测的环境下,使问题得到控制。故,研究人员应将其更多地作用于实践,以缓解经济建设对工程项目提出的运行稳定性需求压力。
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