无人机在桥梁检测中的应用

徐子钧

长沙理工大学（410114）

1 无人机桥梁检测方法介绍

1.1 无人机桥梁检测系统组成

无人机桥梁检测系统主要由无人飞行器、高清摄像机、高清图像传输系统、数据处理系统、电子云台、飞行遥控器、云台遥控器等组成。

1.2 无人机桥梁检测系统工作原理

无人机桥梁检测系统需要多个部分协同工作，主要是利用无人机可以任意高度悬停，组装高清摄像头拍照，然后通过数据传输系统将数据传输到后台，由专业技术人员分析缺陷特征和危害程度。

2 无人机在桥梁检测中的优势

2.1 无人机可靠性高，使用成本低

随着科学技术的发展，无人机桥梁检测系统所采用的技术日趋成熟，已广泛应用于各行各业。 设备的正常运行只需要电池的正常供电，使用成本远低于传统的桥梁检测车，节省了桥梁检测预算。

2.2 检测精度高，检测过程更安全

无人机可配备多种高分辨率摄像机，可对桥梁腹部、缆绳等难以探测的各个部位进行详细拍摄。 使用传统检测方法，一些细节容易被忽略，导致检测结果不准确。 在无人机拍摄过程中，可以随时移动位置，从不同角度拍摄，掌握更加全面的信息。 如果对检测结果有异议，可以反复检测，提高检测精度。

无人机探测不需要其他辅助设施。 特别是对高大桥梁的检测，不需要塔、篮等辅助工具，大大降低了桥梁检测的风险，保证了检测人员的人身安全。

2.3 使用灵活，适应性广

无人机具有飞行高度高、重量轻、体积小、控制性能好等优点。 无论是城市中的桥梁还是高山之间的悬吊桥，无人机都能迅速飞到预定位置，利用飞行高度的优势完成传统探测方法无法完成的探测任务。 传统检测方法对特殊桥梁的检测存在较大的盲区，无法对其进行观测，重要的桥梁节点不能完全覆盖，无人机可以检测到这些盲区。 它有利于获取第一手的检测细节，对满足检测需求、提高检测效果具有重要作用。

2.4 检测期间无需中断交通

桥梁施工一般在交通流量较大的道路上进行。桥梁投入使用后，一旦关闭，将对城市交通状况带来不利影响。 传统的检测方法需要使用大型的测量设备，这对交通影响很大，有些桥梁的检测还需要封闭道路。 但是，无人机的使用不需要中断交通，对整个检测过程中的交通几乎没有影响。

2.5 维护方便

无人机探测系统的电子设备大多采用模块化结构，不仅使用方便灵活，而且后期升级方便快捷。随着电子设备的普及，后期维护方便，价格低廉。

3 无人机在桥梁检测中的不足

3.1 对操作人员要求高

无人机监测不仅考验操作人员的技术水平，而且在长时间观看视频的过程中容易产生眩晕，给无人机的控制带来困难。 因此，要求操作人员具有较强的身体素质和心理素质，必须掌握一定的操作技能，否则很难完成检测任务。

3.2 无人机检测存在盲点，检测数据精度不够

无人机检测系统虽然比传统的检测方法有许多优点，但在实际的检测过程中也存在盲点。 如当无人机检测到整体桥梁或部分桥梁时，不合理的路径规划将大大增加无人机的检测盲区。 这种情况只能通过以后的路线规划和反复观察来弥补。 如航线规划的精度不能满足检测精度的要求，与检测部位的距离过远, 则会导致无人机测量精度较差。 在后期，可以对航线规划进行修正，以满足检测精度的要求。

3.3 续航能力一般

无人机携带的电池电量为16 000 mAh，最大载重5 kg，滞空时间在5～20 min。 这对于复杂的探测项目来说远远不够。

3.4 工作环境受天气影响较大

在无人机的整个飞行过程中，天气状况影响很大，特别是风速对飞行稳定性有影响，直接影响到拍摄质量和相关数据的采集。 无人机携带的高清摄像机容易受到光线的影响， 在采集图像数据时，应尽量在迎光面采集，避免逆光采集，以提高图像采集的成功率。

4 无人机在桥梁检测中的应用

无人机飞行检测前，首先了解桥梁的总体结构，根据检测项目制订检测方案，选择测量点，规划飞行路线。 控制测量时间和距离，确保整个测试过程顺利进行。

4.1 制订探测计划，选择测量点，规划飞行航线

在无人机飞行检测之前，我们应该对整个桥梁结构有足够的了解。 根据检测项目，确定测量点，使桥梁的主要结构数据能被测量点完全覆盖，并规划无人机的飞行路线，提高飞行检测的有效性。

4.2 控制测量时间

无人机的续航时间有限，一般在20 min 左右。如何在有限的时间内完成检测是关键。 这就需要合理掌握测试节点和时间，避免二次起飞造成的探测中断，否则会增加探测成本，影响探测效果。

4.3 控制测量距离

测量距离的控制主要从三个方面考虑。 首先，如果飞行距离过长，无人机可能飞出无线控制范围，导致飞机失控。 其次，如果飞行距离离桥梁太近，就有碰撞的危险，导致无人机探测系统受损。 最后，如果飞行距离控制不好，拍摄质量或角度不符合要求，则会导致测试数据偏差较大，影响检测结果。

无人机起飞前，机身应放置平稳。 飞行过程中，与桥墩或塔柱的测量距离一般控制在5 m 左右，但与电缆、钢构件等复杂部位的距离一般控制在10 m左右。 以上均为经验值，在实际检测过程中应根据现场实际情况进行调整。

5 结语

目前，在桥梁检测方面，无人机具有传统检测方法的无法比拟的优点，但也存在不足，仍需改进。随着桥梁检测行业的不断发展，无人机的使用将越来越频繁，无人机技术也将越来越成熟。 无人机在桥梁检测中的应用， 大大提高了桥梁维修管理水平，更好地维护了桥梁结构的安全性和耐久性。