浅析新型无人机检测技术在桥梁检测工程中的应用

浅析新型无人机检测技术在桥梁检测工程中的应用

王成

广东鸿翔工程检测咨询有限公司

摘要：现如今社会的不断发展促进了各种新型技术的产生，无人机作为一种新型的工具，它用于工程的检测过程中体现出明显的作用和效果。桥梁工程建设中的项目相对来说比较丰富，桥梁的构件也极其复杂，在对桥梁工程进行检测时采取的方式需要不断地变化和提升。本文结合实际情况来分析新型无人机检测技术在桥梁检测工程中的实际应用价值以及具体的应用情况，希望可以为未来桥梁工程项目的建设提供重要的参考依据和信息，为后续同类型的工程建设工作开展提供参考信息。

关键词：新型无人机检测；检测技术；桥梁检测工程

遥感技术的升级以及航拍技术水平的提高为社会中的各大产业的发展创造了便利的条件，带来了更多的优势，无人机检测技术得到了广泛的应用，也在各大行业中发挥了明显的作用，现如今无人机的检测技术用于无人机飞行器的创造过程中促使飞行器的类型更加丰富，机型也更加多样，无人多旋翼飞行器的应用更加广泛，生产更加顺利，这种飞行器由于结节但成本低廉，在用于桥梁检测方面更加普遍，本文对新型无人机检测技术在桥梁检测方面的实际应用情况进行研究分析，为后续工程建设以及发展提供参考的意见，促进桥梁检测工程体系的建设完善。

一、传统桥梁检测方式

（一）悬臂检测车检测方式

现如今检测车的检测方式用于很多的桥梁检测过程中仍然具有普遍性，通常都是使用悬臂检测车的方式，这种作业风险相对比较高，使用悬臂检测车时悬臂的架设会受到灯杆上部结构的影响和限制。

（二）桥底检测通道检测方式

针对桥梁工程进行桥底检测，通道的检测，选择的方式可能都是悬挂的方式，从而为后续的检测工作开展提供便利条件，但是这种方式的缺陷也绝对不容忽视。而实际中的检测通道选择很容易会受到检测的年限以及检测时间等多方面因素的影响，尤其是在长时间使用的过程中，这种检测的通道很可能会失去它原本的重要作用，同时在桥梁工程项目中所应用的通道检测方式一般来说属于一种高空作业的现象，这项工作的开展难度比较高，也正是由于与检测通道位置难以改变，因此检测的范围相对来说会更加固定。

（三）综合检测车

综合检测车是使用汽车设备搭载在桥梁上的方式，在相关设备的运行过程中融合超声波的方法来对于桥梁进行检测的途径，检测的过程中也能够判断现场是否存在故障。同时这种综合检测车的检测方式也存在缺陷性，主要是这种设备在实际应用时的穿透性能并不如想象的那么理想，如果桥梁自身的厚度较大，那么检测获得的结果就不够准确，同时这种检测的方式在检测位置上具有局限性，桥梁中有一些复杂的结构位置就无法得到顺利的检测。

二、新型无人机检测技术方法

在桥梁检测过程中使用的传统检测方式可能比较普遍，但是在实际应用的过程中，会发现这种检测技术存在着明显的局限性，但是随着新型遥感技术以及无人机技术的发展和广泛的应用，体现出了明显的特点，在实践的过程中展现出了更加广泛的应用前景，将新型无人机检测技术用于桥梁检测工程中流程如图1所示。

图1  无人机检测流程

（一）传统无人机检测技术

最开始将无人机检测技术用到建筑外部检测的环节是一些国外的企业，最开始认为这种无人机检测方式是外行介入的模式，因此对其关注度不高，但是在实际使用的过程中发现这种方式降低了桥梁检测工作的难为超小检测工作的开展创造了良好的条件，最初通常都是无人机的使用爱好者完成检测的操作，将他们检测获得的照片交给桥梁建设和养护的部门，为后续工程项目的顺利开展提供参考借鉴的依据。但是传统的无人机检测技术在实际应用的过程中存在一些缺陷，表现为整体的系统运行效率比较低，也没有比较良好的抗风能力，如果是恶劣天气情况下开展检测工作时，就会导致检测结果的准确性无法保障。同时，受到传统的无人机检测技术应用缺陷的影响，导致使用到的这些摄影设备就很难结合云平台的辅助作用发挥其价值，导致检测的精准度难以达到应有的目标。除此之外，传统无人机检测技术在应用时有着极大的操作难度，对于操作的人员有很高的要求。

（二）新型无人机检测技术

如今社会中无人机检测技术已经形成了一个系统的流程和方案，在整个系统中会用到多元化的设备，包括无人机机器以及地面站还有数据传输模式等，体现出综合性的特点，这种综合性的工具模式应用在数据信息的传输和获取方面更加方便，也为数据传输的准确性提供了保障，在桥梁工程中使用无人机检测技术时就需要针对性去选择的技术形式，在我国桥梁检测工程中有着极其重要的影响。

1.异形检测无人机

用于桥梁外部结构的检测环节，对于检测仪器设备的要求比较高，此相对应的检测无人机在结构的设置方面可能也同样比较特殊，具有以下几个方面的特点，首先要将两只固定臂放在异形检测无人机的前段部分，其方向朝前，之后在固定地上装置滑轮，并在搭载的两只固定臂中间安装影像设备，解决传统的无人机在使用过程中存在的难以实施垂直面覆盖拍摄的问题。之后再使用八轴的飞行动力系统模式，这种模式可以在极端的天气条件下对于无人机进行严格的控制，在无人机检测运行的过程当中，还需要将防护网进行合理的设定，从而为无人机的使用创造方便的条件

[1]。

2.中继无人机技术

中继无人机技术用于桥梁的检测过程中，主要是防止在桥底开展检测工作时，无人机出现信号丢失或者是受到强烈的磁场干扰问题而导致获得的拍摄结果不准确，精度受到了损伤，因此通过使用中继无人机技术产生了良好的增强GPS信号的效果，也能够提供更加准确的罗盘校准作业空间[2]。

3.建筑信息化模型地面站系统的构建

建筑信息化模型地面站的系统是一种新的信息化模型形式，它在，在桥梁检测工作中发挥了优势和作用，体现出了明显的价值，在无人机的检测技术使用中也具有优势，也采取了二维采集的照片来形成了三维立体模型，为建筑外表面损坏情况的检测工作提供了方便的条件。使用建筑信息化模型地面站系统开展桥梁检测工作，就可以结合具体使用的软件系统所拥有的各种配套设施实现全面没有任何限制的建筑检测工作内容，该系统可以利用构建的3D信息模型去导进信息数据的内容，再将无人机检测过程中拍摄的内容进行传输，将传输的信息在系统中进行进一步的转换，从而获得最终的结果，体现出了高效性。无人机检测时的内容相对来说比较丰富，例如针对索塔部分进行检测时，要判断的现象以及检测的情况主要是是否存在蜂窝麻面，还有在表面是否出现了裂缝的情况等；而针对桥墩部分进行检测时，检测的内容主要是混凝土蜂窝麻面、剥落、掉块、裂缝等情况，具体检测的内容如表1所示[3]。

表1  桥梁具体检查内容

4.四旋翼飞行器工作原理

现如今在桥梁检测工作中使用的多旋翼无人机得到了广泛的应用，尤其是四旋翼模式最为广泛，这种四旋翼的无人机电机主要是通过电调来直接进行驱动，并且根据发送给电调的PWM信号控制电机的转速。当信号高、电平宽度较大时，电机的整体转速就会相对应越高。四旋翼飞行器升降运动时，首先要保证其四个旋翼的电机转速相同，同时四旋翼运动时的偏航、俯仰力矩以及横滚都为0，在这时就可以调整四个旋翼的转速，对飞行器的合升力进行改变，根据旋翼以及升力之间的关系来对飞行器的速度进行自由控制，同时也可以控制拍摄内容的角度[4]。

三、新型无人机检测技术在桥梁工程检测中的应用

通过对无人机检测技术用于桥梁工程检测中的情况进行了研究和分析判断，思考新型无人机检测技术的实际应用价值，研究的过程中将某一个大型桥梁检测作为基本的案例，桥梁中选择的是整体节点的技术，完成桥梁安装时应用了高强度的螺栓。

该桥梁检测的过程中所涉及到的内容丰富多样，桥梁的横梁以及常规检测工作中的一些不可能检测到的地方都是检测的内容，因此细节上是比较丰富的，而使用无人机检测方式就能够为桥梁的检测，带来良好的工具[5]。

（一）桥梁检测的具体方式  

利用新型无人机检测技术开展桥梁检测工作时，首先要委派专业的工作人员对于进行无人机的机身以及摄像头部分加以控制，这样在有关工作人员获得实际数据信息的环节，就能够真正意义上保证无人机的重量达到应有的标准和状态，确保无人机放置的过程中展现出平稳性的效果，在此之后，工作人员对无人机系统进行调试和检验，确保无人机能够顺利稳定运行，也能够服从运行过程中的指令和安排。在具体检测工作时，要结合检测对象所具有的差异性控制无人机的实际飞行距离，防止在飞行控制过程中出现不合理的问题而影响到飞行的结果，导致无人机设备损坏，还要根据桥梁工程现场的情况去获得实时的检测画面，将其显示在系统的屏幕中，通过观测屏幕对检测的部位进行认真的判断分析，了解其中的病害问题，之后再安排专业的检测工作人员去控制无人机的飞行位置，尤其是桥梁中一些有必要检测的位置，在获得高清的影像之后就可以继续操作，一般来说无人机采集的数据会储藏在系统中，防止飞行时出现数据丢失的现象和问题，对于桥梁检测的结果造成影响[6]。

通过使用新型无人机检测技术开展桥梁检测工作时，应当相对无人机的使用和运行的速度产生了解，无人机的运行速度绝对不会太快，尤其是在上升的过程中，但是它下降的速度相对来说比较快，在上升时无人机的速度应当控制在合理的范围，选择速度时就需要结合具体被检测对象的实际病害情况，还有检测周边地区的风向、环境因素的影响，确保其保持在合适的状态。开展检测工作时，通常会选择迎光的一面来拍摄图片，这样就能够最大程度上保证获得的图片信息清晰，为数据的真实性奠定良好的基础，帮助工作人员发现在桥梁工程中存在的问题，对问题加以解决[7]。

（二）桥梁检测的实施方案

使用新型无人机技术执行桥梁检测工作，要先对无人机坐标的位置进行明确，将其中的数据输入到系统中，再根据设计的流程以及体系安排无人机的放飞，使无人机进入到桥梁检测应当拍摄图像的区域中开展工作。针对具体开展检测工作的桥梁底面或者是其他的一些桥墩的位置，必须要在更加开阔的地区，使用科学合理的方法来提高疫情无人机的无线信号，为无人机的传输以及运行提供方便，为后续检测数据的准确性提供相应的保障，也更容易实现对于异形无人机的全面控制目标。利用完无人机执行拍摄任务之后，要将拍摄到的信息进行及时的传输，通过相关的计算机系统，软件对于图像的分析了解，在构建形成相对应的信息技术模型，在对桥梁部分的桥墩检测时，完全可以搭载超声波检测仪器等设备，保证最终拍摄获得照片的准确性，也能够防止无人机在工作的过程中出现仰俯等动作，对整个拍摄的流程加以稳定，最终获得更加真实的影像数据。但是如果检测工作已经到了桥梁的底面部分时，还可以在无人机身上放置照明灯及其他的一些专用检测设备，采取合适的方式对无人机在桥墩的部位进行悬空的固定，从而，为图像的获取奠定良好的条件。

（三）桥梁检测数据的处理以及深入分析

新型无人机检测技术完成桥梁的检测工作，并且获取现场的测数据信息之后，要根据专用BIM模型处理软件系统，完成对于桥梁检测数据信息的专业性分析，获取这些信息内容以及数据的结果，同时确定桥梁工程中病害存在的具体位置，对检测的情况进行准确的评估，安排后续问题的解决方式，最大化发挥新型无人机检测技术在强调检测中的重要作用和价值。

结语：

总而言之，新型无人机检测系统在实际应用的过程中解决了桥梁检测行业所面临的一些工作难题，有利于实现桥梁结构的优化以及桥梁构件的检测目标。本文结合实际了解了传统的桥梁检测方式以及新型无人机检测技术的应用特点以及使用的方式，并针对桥梁中一些特殊的部位和结构提供了优化的途径和方式。通过使用BIM建筑信息模型技术方法，能有效减少桥梁检测工程中所付出的人力资源以及时间成本，更能提高桥梁检测的整体效率以及质量，还能提升检测的水平，缓解工作人员的压力，减小工作难度，为桥梁检测工作的顺利开展提供基础依据。

参考文献：

[1]王天成,阚毓锋.无人机桥梁检测技术进展与瓶颈问题分析[J].居舍,2021,06:69-70.

[2]包琦.新型无人机检测技术在桥梁检测工程中的应用[J].甘肃科技纵横,2021,50（06）:31-33+39.

[3]史有玉,邓凌,杨紫艳,马龙博.基于图像处理技术的无人机在桥梁检测的应用[J].山西建筑,2021,47（21）:135-137.

[4]赵天祺,勾红叶,等.桥梁信息化及智能桥梁2020年度研究进展[J].土木与环境工程学报(中英文),2021,43（S1）:268-279.

[5]勾红叶,杨彪,等.桥梁信息化及智能桥梁2019年度研究进展[J].土木与环境工程学报(中英文),2020,42（05）:14-27.

[6]李丹,王威.无人机检测系统在桥梁检测中的应用[J].交通世界,2020,17:6-7+10.

[7]杨扬,王连发,等.无人机桥梁检测技术进展与瓶颈问题分析[J].现代交通技术,2020,17（04）:27-32.