无人机高速公路边坡日常养护巡查分析

陈 彬

(黑龙江省龙建路桥第六工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150009)

目前，国内外对于无人机的巡检应用的范围广泛，在电力、农林业和通信领域里涵盖。在国外，无人机技术已经得到了广泛应用，因此，相对于国内有很多丰富的经验。但是对于无人机在高速公路养护，边坡巡查等领域应用研究的成果比较少，随着高速公路的里程数也在不断的增加，日常养护巡查的任务也在不在增加，因此，本文研究了无人机在高速公路运营及养护阶段的巡查应用。

1 边坡日常养护巡查的内容及要求分类

目前，边坡主要是根据人类活动范围需要对高速公路的地形或者地势进行改造而形成的坡面，分为自然斜坡和人工斜坡等。其中基本要素包括：

图1 边坡基本要素

1.1 边坡日常养护巡查的要求

首先根据边坡的稳定情况以及边坡的类别制定分类及养护巡查周期，一般情况下，可以分成4类。

表1 边坡养护巡查分类和周期

当出现雨雪天气的时候，会增加巡查的频率。巡查人员通过目测边坡的坡体以及边坡的构造等一般检查。

1.2 边坡的日常养护巡查内容

一般高速公路边坡日常养护巡查内容涵盖防护工程、排水设施以及对边坡安全稳定构成威胁的情况进行巡视。分为支挡结构防护和坡面防护。支挡防护结构针对于一般是稳定性比较差或者不稳定的情况的边坡，采用支挡结构防护的方法增加边坡率，以此确保边坡的稳定。坡面防护主要是针对稳定性相对好的边坡，坡面岩体风化脱落等局部现象被破坏等情况，采用坡面防护。由于雨雪天气造成的坡面径流冲刷道路边坡，引起的不稳定性的边坡，以及边坡平台设置的排水系统。

2 实地调研的边坡巡查存在的问题分析

2.1 边坡环境分析

根据实地调研，一般边坡的环境存在以下几个问题：许多的边坡位于山区，高山嶙峋，遮挡了GPS的信号，因此信号有时候较弱，会接收不到，或者不稳定的现象；不少边坡山顶位置设置了高空电线，错综复杂，相互交错的不同等级的电线会产生强电磁场，无人机使用时，会受到干扰。

2.2 日常巡查中存在的问题

强烈的雨雪天气会导致边坡的坡体潜在的变形发生破坏。强降雨导致地表水转化为地下水，地下水大大降低了岩土的强度，受到岩土介质产生的软化左右，因此，导致的边坡滑坡等灾害的诱发。而且，一般都是养护人员实地巡查，采用眼看，敲打等人为的简单的辅助措施巡查：危险系数高、工作量比较大，通常都是几百公里，耗时耗工，遇到坡顶，陡坡只能采用望远镜查看，存在查看不清或者存在遗漏点等问题，而且内业工作量比较繁琐，工作人员巡查完毕后，填制记录表，每处都要填写，复查难度比较大。

3 无人机的特性及选取

无人机完整意义上来说为无人机系统(Unmanned Aerial System，UAS)，是利用无线遥控或者程序控制而不需要驾驶员登机操作的空中飞行器，能够自动飞行或远程引导，并搭载设备完成一些特定任务。无人机系统主要包括飞行平台、飞行控制系统、地面监控系统(地面站)、任务设备(航拍仪器)。

3.1 无人机的特点

无人机具有机动性和灵活性，重量轻，机身比较小巧，携带比较方便，对于坡顶以及高山嶙峋，地形错综复杂的地方比较适宜。不需要人员驾驶，不会发生人员意外，获得的信息比较全面，影像信息清晰。无人机具有成本低的特点，只需要工作人员操作就可以，节省人员，后期维护费用也是能接受的。而且，无人机具有分辨率高，针对性高，可以多角度观察坡体，坡面等信息，获得数据准备，降低了人为的难度，避免了手工记录表边坡记录表的繁琐，但是，可能无人机由于重量轻，因此，大风天气对于无人机的干扰比较明显，导致的影像不稳定或者匹配的精度不是很高，无人机的飞行高度不是很高，航拍的范围较小，因此数据量就会比较大。

3.2 无人机的分类与选取

目前大多数无人机主要是以固定翼和旋翼无人机为主要的类型，不同的无人机的功能也存在很大的差异，因此，针对环境条件，选择适合自己的无人机的是很重要的。

(1)固定翼无人机的特点

固定翼无人机具有飞行速度比较快，飞行高度比较高，对于风阻，抗风能力比较强，同时在空中飞行比较稳，适合于面积比较大的和范围比较广的，同时距离比较长的飞行。

(2)旋翼无人机

旋翼无人机具有灵活性比较好，可操作性比较强的功能，但是，飞行高度受到限制，不能飞很高，负载能力也较差，适合于低空飞行。

(3)垂直起降无人机

同时具备以上两种无人机的功能，但是价格有些贵。

(4)无人机选取

本文从无人机的自身性的条件、高速公路边坡的环境条件和达到的目标为出发点，选取无人机。选择续航时间较长的，可以在飞行的时候绕过干扰区(高压线、风力、风场等)。

4 结 论

本文对高速公路日常的养护边坡巡查的内容进行和总结和归纳，根据无人机的特性，以及高速公路的环境选取了适合的无人机，为推动高速公路边坡养护巡查的智能化发展奠定了基础。