秦 勇

(山西交通控股集团有限公司太旧高速公路分公司，山西 阳泉 045000)

随着我国经济的高速发展，近几年，道路和桥梁建设事业也突飞猛进，截止到2019年6月，我国公路通车里程485万km，公路桥梁80余万座。公路桥梁的稳定性及质量在公路运营中起到了至关重要的作用[1]，能有效的保证公路的正常通行。随着经济的进一步发展，大型运载货车、大型成品运输等也越来越多，车辆荷载、自然风化、雨水侵蚀和桥梁结构部件的疲劳效应，将会导致桥梁技术状况等级的降低[2]。目前，桥梁结构形式多样，所处环境复杂，多以人工检测为主，存在检查盲区、可操作性难以及检测效率低等问题，而应用无人机进行辅助检测[3]，能够在很大程度上提高检测质量，确保将病害处治在早初期阶段，保证桥梁的使用寿命，为后期工程实践提供一定的指导意义。

1 桥梁检查的重要性

近几年，部分桥梁出现了垮塌事故，导致人民生命财产受到损失，为了防止类似事情的发生，必须加强对桥梁的日常检查力度。通过检查，及时发现桥梁病害，为桥梁的维修加固提供科学依据，以适时采用相应的处治方法，延长桥梁的使用寿命，提高承载能力，确保桥梁的安全运行。

2 传统桥梁检查的方式

桥梁的检查主要是对其外观和结构进行检查评定，结构检查主要依靠专业的检查机构、专业的检查工具进行一系列的物理力学检测。外观检查主要是靠肉眼，进行一些外观的观察，比如梁体的裂缝，混凝土破损、露筋、支座脱空等等。传统的检查方法在遇到一些大跨度、特殊结构以及净高较高的桥梁时，检查效果较差，就算借助望远镜也难以完成，人工攀爬、危险性也较高。只能依靠定期的专业桥梁检测发现问题，解决问题，造成周期长，成本高，不能满足桥梁常态化的日常检查要求。随着公路养护里程和养护等级的不断提高，传统的人工检查方法不能有效的完成检查工作，也无法按照《公路桥涵养护规范》要求的检查项目完成检查工作，存在定性不定量、漏检、缺检等现象，无法及时发现桥梁病害[4]。

3 无人机在桥梁检查中的应用

3.1 引入无人机

在桥梁的日常检查中，特别是一些大桥、特大桥就可以使用无人机挂载高清摄像机的方式，对桥梁结构进行检查工作，利用高清摄像，发现桥梁的细微病害，及时进行相应处治，以确保桥梁技术状况水平。随着科技的发展，无人机的性能也越来越高，成本也在逐渐降低。无人机的能动性、灵活性以及可操作性都较传统的人工检查有很大的优势，因此引入无人机运用在桥梁日常检查中，及时发现病害，执行处治方案，延长桥梁的使用寿命，使整个桥梁维护工作降低投入成本和提高工作效率，桥梁也能够得到及时的养护。

无人机能利用GPS定点悬停观察取样，利用高精度摄像镜头实时画面传输，与传统的检查方式相比有快捷，机动，精度高等较强的优势，使用成本也低于桥梁检测车的费用，只要搭配合理高精度的镜头，对病害部分进行定期、定点数据采集，取得可靠的检查数据，建立病害数据库，可进行反复的分析、比对为后期方案的确定提供可靠的依据，见图1。

3.2 无人机的检查原理

无人机检查主要由无人机、拍摄镜头、地面站系统、数据传输系统、储存系统等组成。一般采用多旋翼无人机，应用地面站系统，进行桥梁的轨迹巡查，利用镜头系统，进行定点拍摄、储存，可数据传输也可移动式传输，后期通过专业技术人员进行照片的处理，以发现和观察病害，确定病害的程度。

对于传统的桥梁检查方法，无人机检查有以下几个优点：1)可检查范围大，只要有一定的飞行空间，即可进行相应的图片采集，基本可实现无死角检查；2)检查效率高，利用无人机机动性强、连续性好的优势，可快速地进行数据采集，并可根据检查需求，挂载相应的高清摄像头，进行重点部位的跟踪检查，也可以将检查的实时情况传输到终端，还可定点、点航线进行自动数据采集工作，减少人为干扰，达到检查效果；3)检查成本不高，无人机价格便宜，加上高清摄像头的费用，长期下来较桥梁检查车费用较低，可降低检查费用。

4 无人机检查实例

4.1 基本概况

山底大桥位于京昆高速山西平定至阳曲段K366+815处，桥梁全长728 m，桥面全宽33.5 m，上部为18孔预应力混凝土40 m连续T型梁，桥下净高65 m，下部构造为多墩柱、桩基础。

4.2 无人机使用情况

针对本桥的特点，日常检查主要有T梁外观裂缝检查、露筋、锈蚀、支座变形、脱空等，由于本桥净高较高，选取第18跨梁体检查作为演示点。

为了确保无人机的检查结果，我们在梁体底部进行了编码，通过编码来确定病害位置。按照《公路桥涵养护规范》，每月进行经常性检查工作，在每个编码的“前、中、后”三段进行图片拍摄(见图2)，形成图片数据库，为以后的病害处治提供信息。

4.3 无人机的使用优缺点

优点：使用方便、操作灵活、拍摄精度高、可以形成数据库；缺点：图片处理依靠人工完成，精确度较低，处理速度慢。

5 桥梁检查方法对比

随着无人机技术的发展，无人机检查技术作为一种新技术正在逐步应用在各个领域里。其成本低，效率高的优势，弥补了传统桥梁检查数据采集技术的不足和需求，提高了公路养护数据采集作业的效率和精度，在传统检查方法困难部位，提高了检查人员的安全保障系数。

按照《公路桥涵养护规范》，桥梁检查分为经常性检查，定期检查和特殊检查，传统的经常性检查主要依靠人工完成，现将几种检查方式进行分析对比，见表1。

由表1可以看出，无论是传统的检查方法还是无人机检查方法，各有优缺点，现普遍采用常规的检查方法，桥梁日常检查长期存在检查死角，随着无人机检查技术的进一步发展，如果采用传统与无人机检查相结合的方式进行，可弥补传统检查的不足和短板，进而提高了检查效率和质量，有效的保证了桥梁的安全运行。

表1 桥梁检查方法对比表

6 结语

无人机检查技术可以弥补传统检查方法的不足之处，解决了传统人工检查的死角问题，但也存在许多不足：1)天气影响较大，无人机质量小，受气流影响较大，在天气差的环境采集到的数据会出现相片偏角大，机位不容易控制的情况；2)前期工作量较大，必须进行梁片标识，以准确定位病害位置，存在大量的前期工作；3)照片处理工作量较大，采用的“前、中、后”三段拍摄方式，产生大量的照片，后期大量数据的处理，人工工作量大，存在对比差异性等问题，但是其优点也较为明显，形成了病害照片数据库，做到数据可追溯，可为桥梁后期的处治方案提供数据支持。无人机技术随着硬件性能的提高和相应软件技术的开发，逐步减少前期工作量和后期对比工作强度，提高病害判别精确度。对于公路的高边坡、长大桥梁、高路基等特殊构造物的日常巡查和养护工作存在较大的困难，而无人机技术的应用中可以快速缓解技术人员和设备不足的情况。目前公路的高边坡、桥梁墩台等构造物动辄几十米，高则上百米，依靠传统人工检查很难完成。随着无人机技术的发展和桥梁检查的迫切需求，相信不久的将来，无人机检查技术会从定性到定量的领域发展，更加满足公路养护管理工作的需求。