新型无人机检测技术在桥梁检测工程中的应用策略

新型无人机检测技术在桥梁检测工程中的应用策略

张进宝   赵志鹏

四川衡信公路工程试验检测有限公司   四川省成都市    611100

摘要：本文主要探讨了新型无人机检测技术在桥梁检测工程中的应用策略。首先概述了无人机桥梁检测的基本概念，然后详细介绍了无人机检测技术的要点，包括定位、导航技术、飞行路径智能规划、自主避障技术、检测数据图像识别技术以及异形检测无人机的应用。最后，提出了新型无人机检测技术在桥梁检测中的应用策略，并通过案例分析验证了该技术的实用性和有效性。

关键词：无人机；桥梁检测；工程应用

1 无人机桥梁检测概述

无人机桥梁检测技术是一种利用遥控飞行器对桥梁结构进行检测和评估的高新技术。这种技术以其独特的优势，在桥梁检测领域逐渐成为主流。新型无人机检测技术的优势主要体现在以下几个方面：首先，无人机检测技术的运营成本相对较低，无需大规模设备投入和人员配置，即可高效完成任务；其次，无人机搭载的高精度传感器和图像识别系统，能够提供更为精确的检测结果；第三，无人机的维护相对简单，减少了复杂的日常保养工作；第四，无人机能够高质量地完成桥梁检测任务，确保桥梁的安全性和可靠性。因此，无人机检测技术在桥梁检测中的应用前景广阔，正逐步改变传统检测方式[1]。

2 无人机检测技术要点

无人机检测技术在桥梁检测中的应用，涉及多个技术要点，这些要点共同构成了无人机检测系统的核心能力。

2.1 无人机定位、导航技术

无人机定位、导航技术是实现桥梁检测的基础。无人机需要通过GPS、GLONASS或北斗导航系统进行精确定位，同时结合惯性导航系统（INS）和视觉辅助系统，以实现厘米级甚至更高精度的定位。这对于桥梁检测至关重要，因为精确的位置数据能够确保检测结果的准确性。此外，无人机还需要具备实时动态差分技术（RTK）以提高定位精度，特别是在桥梁的复杂环境中[2]。

2.2 无人机飞行路径智能规划

在应用无人机完成桥梁结构性能测试时，对设备的检测距离有一定的要求，很多问题需要贴近构建观察。因此，无人机需要具备智能规划飞行路径的能力，能够根据桥梁的结构特点和检测需求，自动生成最优的飞行路线。这包括在桥梁的上方、侧面或下方进行飞行，以及在不同高度和角度进行拍摄[3]。智能规划技术还需考虑飞行过程中的安全性，避免无人机与桥梁结构或周围环境发生碰撞。

2.3 无人机自主避障技术

桥下结构特殊，定位技术难度大，施工环境复杂，空间小，操作难度上升。无人机自主避障技术能够确保在复杂的桥梁环境中，无人机能够自主识别并避开障碍物，保证飞行安全和检测的顺利进行。这通常依赖于无人机上的传感器，如激光雷达（LiDAR）、视觉系统等，以及先进的算法来处理传感器数据，实现实时避障。

2.4 检测数据图像识别技术

在开展桥梁性能测试工作时，所获取的影像资料数量多，如果人工排查，工作量太大，难度高。因此，需要积极推进先进的图像识别技术。这些技术包括深度学习算法，能够自动识别和分析桥梁表面的裂缝、腐蚀、变形等缺陷，并提供详细的检测报告。图像识别技术的应用大大提高了检测效率，减少了人为错误。

2.5 异形检测无人机

针对不同类型的桥梁结构，需要开发适用于特定检测需求的异形检测无人机。这些无人机可能具有不同的形状和尺寸，以适应不同的桥梁检测环境。例如，对于空间狭小的桥梁，可能需要使用微型无人机；对于大型或复杂的桥梁结构，可能需要使用具有更长续航能力和更高负载能力的无人机。异形检测无人机的开发，使得无人机检测技术更加灵活和适应性强。

3 新型无人机检测技术的应用策略

新型无人机检测技术的应用策略是确保桥梁检测工作高效、准确和安全进行的关键。以下是一些具体的应用策略：

3.1 做好准备工作

在无人机检测之前，必须做好充分的准备工作。首先，要匹配专业的操作团队，其中一人负责操控无人机设备，另一人负责调控摄影和检测设备。在准备工作阶段，要确保无人机设备稳定，检查所有设备是否正常工作，包括飞行控制系统、摄像头、传感器等。特别重要的是，要确保无人机与检测对象之间保持安全的距离，以防止意外碰撞。此外，还要对无人机进行预热和校准，确保其能够准确执行飞行任务。

3.2 桥面系的检查

在桥面系的检查中，无人机需要通过内部的定位系统、罗盘和气压等相关传感装置的辅助，完成数据推算，并保证无人机位于桥面上方10米的高度，以5米/秒的速度匀速航行，进行摄像采集工作。这个过程中，无人机的稳定性和摄像头的清晰度至关重要，以确保采集到的数据能够准确反映桥面的状况。

3.3 桥梁上部结构的检查

桥梁上部结构的检查需要无人机具备更高的飞行技巧和稳定性。无人机应搭载高分辨率的相机和传感器，以捕捉桥梁表面的微小缺陷。在检查过程中，无人机可能需要接近桥梁的某些部分，这就要求操作者具备精确控制无人机的能力，同时还要避免与桥梁结构发生接触。

3.4 桥梁墩台的检查

在桥梁墩台的检查中，可以应用无人机的GPS定位功能和距离检测仪器，以桥梁两边端部为基准，掌握相关数据，进行整理和分析，判断墩台性能是否发生变化。无人机可以搭载热成像设备，检测墩台的温度分布，以及使用三维扫描技术，获取墩台的精确三维模型，从而评估其结构完整性。

4 案例分析

以某地区桥梁结构性能的检测项目为例，该桥梁最大边跨为650m，桥梁总长度为1200m，该桥检测工作重点主要是平时检查容易忽视的区域，例如较高的桥墩处等。检查工作面覆盖尽量广，这样评估的准确性会更高。

4.1 实施方案

在实施方案中，首先确定了无人机的起飞坐标，并将这一信息输入到飞行规划软件中。相关技术人员提前做好了详细的规划工作，包括飞行路径的规划、检测区域的确定以及安全措施的部署。桥梁主体结构的检测选择了视野开阔的区域，以便无人机能够顺利完成检测任务。无人机搭载了先进的定位和磁罗盘系统，这些系统被集成到特制的异形无人机中，从而提高了检测结果的准确性和设备的控制效果。

在检测过程中，无人机严格按照预定路径飞行，同时操作人员注意控制无人机的飞行方向和定位，确保拍摄画面的质量。无人机在飞行过程中，对桥梁主体结构进行了全面的拍摄，并在拍摄结束后，利用收集到的数据完成了信息化模型的组建工作。

4.2 结果处理与分析

无人机的影像数据收集完成后，技术人员在建筑信息模型（BIM）的辅助下进行了数据分析。通过对比信息化模型与实际拍摄的数据，技术人员能够快速锁定桥梁中可能出现异常的部位。在技术规范的指导下，他们对这些异常部位进行了故障分析评估，并根据评估结果制定了相应的治理方案。

通过这一案例，无人机检测技术展现了其在桥梁检测中的高效性和准确性。无人机的使用不仅减少了人工检测的风险和难度，还提供了更加精确的数据支持，有助于及时发现桥梁结构中的潜在问题，并为桥梁的维护和修复提供了科学依据。

总结来说，无人机检测技术在本次桥梁检测项目中发挥了重要作用，其实施方案和结果处理与分析流程为桥梁检测工作提供了新的思路和方法，有望在未来的桥梁检测中推广和应用。

5 结语

随着科技的不断进步，无人机检测技术以其低成本、高效率和精准性在桥梁检测领域展现出巨大潜力。通过本案例分析，我们见证了无人机在桥梁检测中的实际应用效果，不仅提高了检测效率，也确保了人员安全。未来，随着无人机技术的进一步发展和完善，相信其在桥梁检测以及其他基础设施检测领域的应用将更加广泛，为我国基础设施的安全运行和可持续发展提供有力保障。同时，我们也应关注无人机检测技术的发展趋势，不断探索新的应用策略，以适应日益复杂的桥梁检测需求。

参考文献

[1]杨友震,闫国庆.新型无人机检测技术在桥梁检测工程中的应用策略[J].智能建筑与智慧城市,2024,(05):27-29.D

[2]刘俊.无人机技术在工程检测行业上的运用现状和展望[J].中华建设,2024,(02):104-106.

[3]黄若昀,范昊罡.新型无人机检测技术在桥梁检测工程中的应用策略[J].中阿科技论坛(中英文),2022,(08):140-144.