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无人机桥梁检测技术进展与瓶颈问题分析
摘要:智能化监测技术的快速发展也在促进无人机技术的快速发展,目前在各个行业无人机检测技术都得到广泛应用,但是随着各个行业融合发展的趋势,也有着限制无人机发展的问题。目前我国桥梁建设中,结合各项桥梁项目的增多,检测效果和检测方式也需不断变化和提升。桥梁工程建设中,并不是所有前期勘测和质量检测都可以实地进行,有些区域因为地势原因需要进行航拍检测,因此无人机在此过程中则发挥着重要的作用,本论述以此为背景,对无人机检测技术在桥梁工程检测中的实际应用进行探讨,为后续相关工程建设与发展提供一些技术意见。
关键词:无人机;桥梁;检测技术;瓶颈问题
1 桥梁检测技术的应用价值
随着现代社会的发展,各种各样的工程结构都体现出了良好的应用效果,其中桥梁结构体现出数量多、投资大以及内容丰富等多个方面的特点,桥梁结构的整体检测技术已经受到相关行业人员的普遍关注。对于桥梁结构来说,随着使用年限的增加,受到外界环境以及气候因素等多个方面的影响,同时在通行车辆的影响下,导致桥梁结构受损,使桥梁构件受到意外损伤或者自然伤害,从而对整体桥梁结构的稳定性和安全性都产生了影响。根据国外相关专业人员研究,大约有 40% 的桥梁工程在具体结构功能方面存在一定的问题,和实际的桥梁需求难以充分融合,造成这些桥梁结构缺陷问题的原因比较复杂,对这些桥梁结构问题以及缺陷的修复需要大量资金及人力资源的成本投入。一些国家由于天气、气候情况极度恶劣,导致大多数桥梁工程存在程度不一的损伤问题,这些损伤问题的存在不仅会影响到桥梁本身的使用性能以及使用寿命,同时还会导致在桥梁中通行车辆的运行安全性受到相应的影响。不同国家桥梁施工技术以及气候条件、地质情况等方面存在差异性,导致具体的桥梁施工情况有所不同,桥梁受损的数量也并不完全统一。在我国桥梁的整体安全情况不容乐观,需要予以重视。针对桥梁工程的实际承载能力进行相应的检测以及评定,能够在一定程度上为目前的桥梁工程使用安全性和稳定性的提高奠定良好的基础,提供基础依据,并给予相应的桥梁数据信息,以便对桥梁结构的整体质量进行检验和分析。通过对整体桥梁结构工程的可靠度分析,有效地推动并促进了现代桥梁结构设计工作的有序开展,体现了桥梁施工工作的有效价值,为人们的出行提供了良好的基础条件。桥梁检测技术的应用价值,主要体现出以下方面。第一,桥梁有可能会由于使用频繁且年久失修,使桥梁中一些部位出现不同程度的裂缝、错位以及沉降问题。在实际中需要通过相应的技术检测来对桥梁不同结构以及部位的损坏程度进行相应的判断,以分析桥梁实际承载能力大小。第二,有一部分桥梁年代久远,桥梁荷载是按照当时的制度和标准设计的。但是随着社会经济的发展,交通量不断增加,交通体系越来越复杂,车辆荷载的增加对桥梁的承载能力提出了更高的要求。通过有效的桥梁检测工作,能够有效掌握桥梁的荷载情况,判断桥梁的荷载能力是否能够达到现代社会发展的需求,以及在后续桥梁的使用过程中是否需要进一步加固桥梁结构来提高企业实际的荷载能力。第三,随着我国社会经济的进一步发展,工业及其他设备的运输工作越来越频繁。使用桥梁的过程中,经常存在一些车辆超重的问题,通过有效的桥梁检测技术工作,能够判断超重的车辆在桥梁上运行时是否能够安全地通过桥梁,并且通过相应的分析来为临时的桥梁加固工作提供相应的技术支撑。第四,能够对桥梁技术的相关数据进行及时的收集,并建立桥梁数据信息库,更好地应用现代技术以及模式来对桥梁工程进行维护以及修缮,了解桥梁养护方面存在的具体问题,并结合实际情况来对其进行有效的指导,提供更加合理的桥梁养护措施,以便更好地开展桥梁的加固和研究工作。第五,针对一些新型结构的桥梁,通过有效的桥梁检测技术应用,能够对相关理论的实践性以及可靠性做相应的评判和分析,及时发现桥梁使用过程中存在的问题,从而解决相关的疑问,并对整体结构的设计理论和结构形式进行判断。
2无人机检测方法分析
基于对传统桥梁检测技术的分析,其在一定程度上存在局限性,而随着遥感和无人机技术的发展与应用,无人机检测技术以其独特的特点在现阶段有着十分广泛的应用前景。
2.1 传统无人机检测技术
最初将无人机检测技术运用到建筑外部检测的是国外企业,初期也被理解为是一种外行介入的模式。在此背景下,不仅会提升桥梁检测工作的困难程度,同时传统无人机检测都是先由一些航模爱好者进行操作,再将这些所拍摄的照片交给工程建设方或者工程养护团队作为后续工程建设的基础,但是传统无人机检测的缺点是:整体系统效率较低,并且没有较强的抗风能力,难以应对一些复杂或者恶劣的天气情况;并且存在技术缺陷的影响,这些摄影设备难以结合云平台的辅助作用来进行检测,检测精准度难以提升;另外在早期的无人机检测设备试用期间其操作难度相对较高。
2.2 新型无人机检测技术
目前我们所使用的无人机检测技术,其系统整体是由无人机、地面站、数据传输和任务荷载、摄影摄像系统和其他一些设备组合而成的一种综合系统形式,更加有利于数据的检测和收集。而随着无人机技术的不断发展,目前所使用的无人机都是结合桥梁检测的实际需求选择的针对性技术形式,这在我国的桥梁检测工程方面有着十分重要的应用。
2.2.1 异形检测无人机
这种无人机结构比较特殊,主要检测桥梁的外部结构。在异形检测无人机的使用中,主要有以下几点优势:首先将2只固定臂放在无人机的前段,方向向前,随后在固定臂上装置舵机或者滑轮,随后在所搭载的两只固定臂中间安装影像设备,以解决传统无人机难以实施垂直面覆盖拍摄的问题;再次采用八轴的飞行动力系统形式,这样可以在一些强风天气下对无人机飞行方向进行无障碍调整;同时需要注意的是,要将防护网覆盖在旋翼的顶端,这样就可以紧贴桥底进行拍摄。本论述所提出的飞行器形式是大疆A3飞控,并且为其配备了三套GNSS与IMU模块,可以根据软件设备来实现6路导航,飞行精度缩小到1 cm以下,并且有着十分强力的抗磁干扰能力,为实时有效拍摄奠定技术基础。
2.2.2 中继无人机
中继无人机是为了避免在桥底检测过程中信号丢失或者受到强烈磁场干扰期间,拍摄精度受损,因此其可以增强 GPS 信号,并且可以精准提供磁罗盘校准作业。
结束语
综上所述,分析了目前所使用的新型异形无人机检测技术的特点和实际使用方法,并且对桥底一些特殊部位和结构做出优化措施,同时在 BIM 建筑信息模型的辅助下,不仅可以有效减少桥梁检测过程中所支出的人力和时间成本,同时可以在高尖端技术的帮助下提升检测效率、质量和检测效果,降低桥梁检测工作人员的要求程度,为我国相关工程的检测技术应用提供重要的技术支持。
参考文献
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