浅析基于消费级无人机现有技术增效助力高速公路养护管理

于志强

摘 要：人工智能、物联网、大数据等信息技术的快速发展促进了无人机井喷式应用，本文通过介绍目前高速养护管理工作中的实际困难，及其他行业领域无人机应用所解决的实际问题，提出基于无人机现有功能在高速公路养护管理中的深度应用范围及操作提示，助力高速公路养护管理。

关键词：无人机 高速公路 深度应用

一、高速养护管理现状

高速公路属于准公共产品，即承担着民生责任，又有经营属性。经济效益、社会效益都要抓。而重大基础设施前期高投入，回报周期漫长，运营费用巨大。运营主体承担着高额的运营成本。

本文从高速公路日常养护巡查工作分析并提出利用无人机改变养护巡查方式的可行性建议，以提高早期发现公路病害的能力，并降低养护成本。目前高速公路运营单位养护管理主要是依靠日常路面巡查和集中排查发现问题病害。但目前方式传统、效率低下，效果不理想，高速公路巡查实成鸡肋，亟需改善。

二、无人机在其它行业领域应用

（一）农业应用

植保和施肥对保障农作物健康生长至关重要。一直以来，喷洒作业依赖人工或大型喷洒机。人力喷洒过于低效，而大型喷洒机的使用费用高昂。目前在无人机上加装可控喷药系统，配合智能规划作业系统和农业管理平台，可实现作業规划、飞行实时管理和工作统计。较人工喷洒效率提高了数十倍。[1]

（二）电力巡线

输电线和铁塔构成了现代电网，输电线路跨越数千公里，交错纵横，电塔分布广泛、架设高度高，使得电网系统的维护困难重重。现在，先进的无人机技术让电力巡线工作变得更简单、高效， 巡线工作组到达作业地点后，即可轻松使用挂载高清相机的无人机开展空中巡检工作。高清实时图传让巡检员在飞行中就能快速发现故障点。

（三）公路应用

目前有些科研机构、高校人员有无人机在桥梁检测方面的应用，但也只是无人机拍摄后，利用电脑平台进行后期图像深度计算，通过计算识别桥梁病害。专业性较高，普通的公路巡查人员使用较为困难。

三、公路养护应用探索

高速公路日常养护检查都包括路面和桥梁检查，其中特殊路段高填方路堤巡查、挖方路堑巡查、汛期巡查、除雪防滑检测及大型桥梁及立交区巡查难度大，且公路属于带状目标，利用无人机巡查是可行的。[2]

（一）路面巡查

目前在对高填方路堤，深挖路堑，互通立交区巡查时，由于这种路段巡查难度大，巡查人员视线不能到达，查看不到边坡有无病害，泄水槽、排水沟有无冲毁、堵塞。必须爬到边坡坡顶，或者下到边坡边脚下查看，路段较长而且没有道路且要跨过刺线，给巡查人员查看带来不小的困难。在对互通立交区进行巡查时，立交区地型复杂包括填方、挖方路段多处，十余个匝道，只能徒步检查。目前是发生水毁出现滑坡病害，事后采取措施。现有无人机技术可辅助完成巡查任务，由于无人机续航能力暂不支持独立远距离巡逻，可利用现有无人机智能跟随功能，将巡逻车做为智能跟随车目标。飞行高度控制在20米至50米，拍摄全幅路面，以时速60km/h，进行巡检拍摄。该功能非常适合特殊路段巡查，及时发现病害，该方法多用于汛期检查，以及春季植被生长前进行。对长路段巡查时，特别是高填方路段发生小规模水毁后，绿化植被被冲走，边坡坡土裸露呈现出与周边色差。巡查人员将拍摄视频上传到电脑，可后期利用电脑图像视频处理功能，对视频图像进行曝光处理，通过软件自动筛选出色差较大的图像，色差较大为水毁地区，在飞行时无人机对全幅路面拍摄的同时拍摄到了公里牌及百米牌。巡查人员能通过电脑完成病害的识别及准确的定位。

（二）确定积水源头

迅速判断立交区积水源头位置。由于地理条件复杂，建成后的立交区会发生多处积水现象，如某高速公路立交区，每到汛期遇强降雨该路段会发生多处积水，积水面积大、深，且属于多方向流水。由于设计原因，排水能力不足，经常会在停雨之后积水得不到排除，给行车带来极大的安全隐患。高速公路养护单位针对此路段加强监管并及时采取限速措施，为解决该问题，当时工程师针对该路段徒步查看沿立交区所涉及的匝道，判断洪水源头，重新设计改造。基于这种情况，可利用现有无人机飞到立交区上空可判断积水源头，可快解决查找洪水源头，提高效率。

（三）制作三维图像及建立监管平台

在对大型基础设施建筑进行管理时，常会需要建筑图像信息，但由于图片为二维平面 ，不能够全方位展现建筑更多的细节，给后期养护管理带来一定的难度。利无人机现有技术可以对大型桥梁、立交区，基础设施进行全景拍照，利用电脑软件制作生成三维图像，工程师可以在电脑前全方位观察了解建筑更多信息，实现基础设施管理信息化。[3]

大型的集团形企业对于无人机的管理应有自己的系统平台，目前，无人机可提供无人机司空管理，可管理辖区内多台无人机飞行，远程获取无人机实时视频与位置，增强团队协作，同时可自动同步飞行记录，提升作业效率，保障飞行合规管理设备与人员，降低运营成本，助力团队快速扩张.掌握所有飞行数据，及实时飞行状态。

四、结语

无人机的民用化已经10余年，但普及全民化使用只有近5年，得意于人工智能、物联网、大数据等信息技术的快速发展，相信在不久的将来，通过融合新一代的信息技术，无人机既能够在数据收集方面提升效率、创造更大的价值，也能在性能提升上获得更多可能，为公路养护管理焕发新的生机。

参考文献

[1]何建明.混凝土高桥墩裂缝的无人机检测飞行策略与试验研究[J].公路交通科技应用技术版，2018（01）：193—195.

[2]邹露鹏.微型无人机在公路桥梁养护检测工程中的应用[J].公路，2017（07）：173—175.

[3]彭瑶瑶.基于无人机的路桥病害检测[D].中国科学院大学，2017（6）.