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无人机检测桥梁之要领

时间:2019-12-19 16:27:33编辑:未知来源:互联网栏目:国内资讯点击数(0)已有0人评论 加入收藏

  桥梁的坍塌是一种突然性的事件,时有发生,它给我们的社会带来巨大的影响。由于许多原因,维护不善成为许多倒塌桥梁的主要原因。此外,还有桥梁老化的情况。为了防止这种不必要的事件发生,必须进行连续的桥梁监测和及时的维护。

  在桥梁检测中,目视检查是最广泛使用的方法,但它在很大程度上依赖于检查员的经验。对核查人员来说,这也是耗时、劳动密集、成本高昂、破坏性甚至不安全的。为了解决其局限性,近年来,人们越来越关注无人机的使用,预计无人机将使检查过程更安全、更快、更具成本效益。此外,它还可以覆盖检查员难以触及的区域。然而,这种方式仍然处于原始阶段,还存在许多问题需要处理才能真正实现。

  以美国为例,到2016年的数据显示,存在结构性缺陷和问题的桥梁数量占现有桥梁总数的10%,这些桥梁平均使用的寿命是43年。再比如,在日本,有一半的桥梁到2030年,使用寿命将达到50年。桥梁基础设施的老化问题是不可避免的,所以需要提前部署应对方法和措施。

  在部署应对方法和措施之前,需要准确了解桥梁的现况。这就需要通过监测得到有效数据,再进行评估。通常情况下,是人力通过外观检查,这种方法比较耗时,同时成本高,精确性不稳定。

  短板与问题

  最近几年,无人机在各个领域的使用越来越频繁。使用无人机检测桥梁可以解决现有的或是传统方法的局限性,同时会增加安全性与快捷度。通过图像采集设备,获取大量数字化的图像和信息,可以使桥梁的检测信息更严谨。

  说到现实中的应用,目前仍有很多技术方面的挑战。例如:无人机的本地化及检测需要的时间较长,等等。

  将无人机应用于桥梁健康监测所面临的问题进行总结,可以分为四大主要方面。

  第一,需检测的区域无人机是否可以到达?在实际操作中,很多时候是不能确定的。另外,无人机如何按照GPS所界定的方位准确飞行。实操中,无人机一般是通过GPS导航,但是GPS的信号容易受外在条件的干扰,出现无信号和信号不稳定的情况,当无人机进入监测区域后,如何获取准确有效的数据,同样需要认真考量。

  第二,如何将无人机的性能娴熟地运用到桥梁检测中。通常商用无人机在飞行时,受到自重、风力等因素的影响,在驾驶时会出现难以把控的情况,从这个角度讲,用于桥梁检测的无人机需具备特殊性。

  第三,图像数据的获取。无人机获取的数据图像质量是否能达到要求,这是最关键的一点。

  第四,桥梁受到损坏时如何快速获取损坏情况的信息。

  解决方案

  第一,对于无人机的定位,特别是桥下的定位,是关于GPS界定环境的问题。在韩国,相关单位研究了基于录像的SLAM方法应对这个问题。这种方法是基于探头的技术,使用相机和RMU来估计无人机在桥下的位置。通过这种方法测试获得的结果,提高了GPS定位的准确性,获得相应的检测数据信息,从而能够非常清楚地看到桥梁的情况。

  第二,关于无人机可进入性的限制和局限性问题,目前的研究结果,是选用带有附着能力的无人机进行检测。它自身能够非常紧密地附着在需要检测的结构上,这种无人机可以非常容易地检测到倾斜度比较大的部位和结构。

  第三,无人机性能使用问题。如果只是常规的商用无人机不能满足桥梁的检测操作。目前正在研究专用的无人机,专门针对检测所需的功能,包括飞行状态、准确性、操控性等方面,实现定制化无人机做桥梁的检测。

  第四,关于破损状况的识别和探测。用于不同类型破损的识别,主要是对于裂缝的探测,可以采用R-CNN的方法,获得混凝土结构既有图像,把获取的图像放入分析网格中,做进一步的裂缝分析。R-CNN可分为快速R-CNN和遮蔽R-CNN两种模式。这里包括针对第三项问题,在获取了图像之后评估其质量,然后找到相应的破损点。

  目前还有将无人机应用于桥梁涂层厚度和腐蚀诊断的监测分析案例,通过获取数据再进行分析,可以了解涂层的厚度和材料腐蚀的情况,通过定点监测对这些情况实现可视化观察。但其过程存在一些缺陷,如假报警等。对于这种情况可以使用混合扫描系统,观察到更全面的影像,准确率可以提高40%,减少误报率。

  目前,有不少基础设施安全公司在做这种项目实践,这些研究的目标都是基于使用无人机进行更好、更全面、更精确的桥梁检测,可以在耗时、成本、人力、效果等方面得到全面的提升。

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