L2 點云建模、H30 高清拍攝｜無人機巡檢江陰大橋
發(fā)布時間：2024-09-03 09:15:43
我國是橋梁大國，擁有超過 100 萬座橋梁，它們星羅棋布，保障了人們的基本出行需求。在長江之上，屹立著我國第一座跨度超千米的特大型懸索橋——江陰大橋，它建成于 90 年代，是連接江蘇省靖江與江陰兩市的重要水上通道。
江陰大橋全橋沒有橋墩，主要依靠橋上方的兩根主纜進行承重。為了保障橋梁的安全運營，管養(yǎng)部門需要定期對橋梁主纜、索夾、吊索等結(jié)構(gòu)進行巡查。
橋梁巡檢新思路：
傳統(tǒng)橋檢車存在不足
無人機效率高、成本低
過去，江陰大橋檢測主要依賴人工周期性巡檢，花費時間長，作業(yè)風險高。
人工巡檢橋梁
近年來，橋檢車成為新興技術(shù)手段，但仍然存在不少問題：
1.危險性高：公路橋車流量大、車速快，橋檢車在車道上巡檢存在一定的安全隱患。部分橋梁部件仍需人員登高檢查，風險大。
2.效率低、成本高：橋檢車每次只能檢查橋梁一側(cè)，需多名作業(yè)人員共同完成作業(yè)。
3.影響交通：橋檢車作業(yè)時需要實行交通管制，不可避免地影響路面交通。
橋檢車巡檢橋梁
為滿足交通運輸部《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》要求，推動橋梁養(yǎng)護高質(zhì)量發(fā)展，江蘇揚子江高速通道管理有限公司聯(lián)合大疆行業(yè)合作伙伴南京韋博智控科技有限公司，引入大疆行業(yè)無人機技術(shù)開展江陰大橋數(shù)字化巡檢。與橋檢車相比，無人機效率更高、成本更低。
橋檢車與無人機方案對比
在江陰大橋巡檢中，工作人員使用大疆飛行平臺 M350 RTK 搭載禪思 L2 激光雷達，采集橋梁主體點云數(shù)據(jù)。根據(jù)點云數(shù)據(jù)生成的模型，工作人員規(guī)劃自主巡檢航線任務(wù)，再利用 M350 RTK
搭載禪思 H30 開展橋梁精細化巡檢，獲取橋梁的缺陷樣片。
橋梁巡檢目標
無人機主要巡檢橋梁上部結(jié)構(gòu)
接下來，讓我們一起來看看江陰大橋無人機巡檢方案的完整作業(yè)流和項目亮點。
無人機巡檢江陰大橋作業(yè)流
航線設(shè)計：
L2 采集橋梁點云數(shù)據(jù)
基于點云模型設(shè)計巡檢航線
工作人員規(guī)劃帶狀航線任務(wù)，利用 M350 RTK 搭載 L2 激光雷達，對橋梁主體結(jié)構(gòu)進行掃描，獲取橋梁的點云粗模。基于粗模，工作人員通過航線規(guī)劃軟件，規(guī)劃距離橋梁外包絡(luò)相對距離 30 米的航線任務(wù)，采集精細化點云數(shù)據(jù)。
精細化建模航線規(guī)劃
江陰大橋索塔高度約 190 米，橋面以上高度 140 多米，而 L2 量程達 250 米，在點云數(shù)據(jù)采集過程中，
可精準掃描索夾、螺栓等細小目標物，最終生成主體完整、細節(jié)豐富的橋梁點云模型。
江陰大橋點云模型瀏覽
基于橋梁的精細化模型，工作人員按照橋梁結(jié)構(gòu)名稱，對索夾、懸索、主纜等各部件點云進行分類。同時，按照不同部件的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)置不同的參數(shù)和航線任務(wù)。
不同結(jié)構(gòu)分類結(jié)果
黃色為主纜，紅色為吊索，藍色為索夾
模擬、校驗橋梁索塔拍攝點位
精細化巡檢：
H30 高清相機為橋梁“把脈”
多個新功能助高效作業(yè)
自主巡檢航線任務(wù)設(shè)置后，工作人員采用大疆行業(yè)全新一代負載禪思 H30 進行作業(yè)。
H30 變焦相機具備 4000 萬有效像素，34 倍光學變焦能力，能夠?qū)崿F(xiàn)畫質(zhì)無損的拍攝效果。在江陰大橋巡檢中，工作人員設(shè)置無人機與目標距離范圍為 10-15 米，變焦倍數(shù)為 5 倍，拍下主纜、索塔、懸索、索夾等部件的清晰照片。
H30 拍下橋梁吊索的精細結(jié)構(gòu)
江陰大橋為南北走向，受太陽光照影響，橋梁兩側(cè)明暗程度不一：一側(cè)受到強烈的直射陽光照射，而另一側(cè)則呈現(xiàn)背光狀態(tài)。
在智能拍照模式的加持下，H30 可自動判斷環(huán)境光的亮度和動態(tài)范圍，并進行圖像智能算法處理，拍攝明暗過渡自然、細節(jié)豐富的照片，最終清晰呈現(xiàn)索夾螺栓、軸孔等細節(jié)部位。
面對強光，智能拍照模式可自動調(diào)整畫面
此外，相比于上一代，H30 長焦畫面更穩(wěn)定，能夠拍下畫面穩(wěn)定的目標物，使橋梁裂縫、鋼筋裸露等情況一覽無余，從而提升巡查效果和效率。
使用 H30 巡檢，發(fā)現(xiàn)索夾表面存在著涂料銹蝕問題
數(shù)據(jù)采集后，工作人員將巡檢素材導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，利用軟件進行缺陷標注，最后結(jié)合實景模型，直觀、精準、快速地定位橋梁缺陷部位，及時報告潛在的隱患，確保橋梁的安全運行。
橋梁不同缺陷以不同顏色三維顯示
左側(cè)對話框顯示標注的詳細信息
在相對距離 15 米、變焦倍數(shù) 5 倍的情況下，按照到點懸停的飛行模式，使用 H30 對懸索橋梁的索夾進行單角度巡檢作業(yè)，無人機 1 個架次可完成 75 個索夾的數(shù)據(jù)采集工作。
飛手每天工作 4-6 小時，10 天內(nèi)便可完成整座橋梁（包括纜索、塔柱、鋼箱梁在內(nèi)）的精細化巡查工作。而如果采用傳統(tǒng)人工巡檢，至少需要 20 人團隊、頻繁進行地面交通管制，耗費 2 個月時間才能完成同樣的工作量。
無人機巡檢橋梁
無人機化身“橋梁醫(yī)生”，為大橋“把脈問診”。整體而言，無人機橋梁巡檢方案不僅大幅提升橋梁養(yǎng)護的效率，而且提高了缺陷識別的精準度。相信隨著技術(shù)的發(fā)展，這一整套完整的無人機巡檢方案，能夠擴展到更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護運維“添磚加瓦”。
