L2 点云建模、H30 高清拍摄|无人机巡检江阴大桥


我国是桥梁大国,拥有超过 100 万座桥梁,它们星罗棋布,保障了人们的基本出行需求。在长江之上,屹立着我国第一座跨度超千米的特大型悬索桥——江阴大桥,它建成于 90 年代,是连接江苏省靖江与江阴两市的重要水上通道。


江阴大桥全桥没有桥墩,主要依靠桥上方的两根主缆进行承重。为了保障桥梁的安全运营,管养部门需要定期对桥梁主缆、索夹、吊索等结构进行巡查。


图片

DJI M350 RTK 搭载禅思 H30 巡检江阴大桥




桥梁巡检新思路:

传统桥检车存在不足

无人机效率高、成本低


过去,江阴大桥检测主要依赖人工周期性巡检,花费时间长,作业风险高。


人工巡检桥梁


近年来,桥检车成为新兴技术手段,但仍然存在不少问题:


1.危险性高:公路桥车流量大、车速快,桥检车在车道上巡检存在一定的安全隐患。部分桥梁部件仍需人员登高检查,风险大。


2.效率低、成本高:桥检车每次只能检查桥梁一侧,需多名作业人员共同完成作业。


3.影响交通:桥检车作业时需要实行交通管制,不可避免地影响路面交通。



桥检车巡检桥梁


为满足交通运输部《公路桥涵养护规范》要求,推动桥梁养护高质量发展,江苏扬子江高速通道管理有限公司联合大疆行业合作伙伴南京韦博智控科技有限公司,引入大疆行业无人机技术开展江阴大桥数字化巡检。与桥检车相比,无人机效率更高、成本更低。


桥检车与无人机方案对比


在江阴大桥巡检中,工作人员使用大疆飞行平台 M350 RTK 搭载禅思 L2 激光雷达,采集桥梁主体点云数据。根据点云数据生成的模型,工作人员规划自主巡检航线任务,再利用 M350 RTK 搭载禅思 H30 开展桥梁精细化巡检,获取桥梁的缺陷样片。



桥梁巡检目标

无人机主要巡检桥梁上部结构


接下来,让我们一起来看看江阴大桥无人机巡检方案的完整作业流和项目亮点。


无人机巡检江阴大桥作业流




航线设计:

L2 采集桥梁点云数据

基于点云模型设计巡检航线


工作人员规划带状航线任务,利用 M350 RTK 搭载 L2 激光雷达,对桥梁主体结构进行扫描,获取桥梁的点云粗模。基于粗模,工作人员通过航线规划软件,规划距离桥梁外包络相对距离 30 米的航线任务,采集精细化点云数据。


精细化建模航线规划


江阴大桥索塔高度约 190 米,桥面以上高度 140 多米,而 L2 量程达 250 米,在点云数据采集过程中,可精准扫描索夹、螺栓等细小目标物,最终生成主体完整、细节丰富的桥梁点云模型。




基于桥梁的精细化模型,工作人员按照桥梁结构名称,对索夹、悬索、主缆等各部件点云进行分类。同时,按照不同部件的结构特点,设置不同的参数和航线任务。


不同结构分类结果

黄色为主缆,红色为吊索,蓝色为索夹


模拟、校验桥梁索塔拍摄点位




精细化巡检:

H30 高清相机为桥梁“把脉”

多个新功能助高效作业


自主巡检航线任务设置后,工作人员采用大疆行业全新一代负载禅思 H30 进行作业。


H30 变焦相机具备 4000 万有效像素,34 倍光学变焦能力,能够实现画质无损的拍摄效果。在江阴大桥巡检中,工作人员设置无人机与目标距离范围为 10-15 米,变焦倍数为 5 倍,拍下主缆、索塔、悬索、索夹等部件的清晰照片。


H30 拍下桥梁吊索的精细结构


江阴大桥为南北走向,受太阳光照影响,桥梁两侧明暗程度不一:一侧受到强烈的直射阳光照射,而另一侧则呈现背光状态。


在智能拍照模式的加持下,H30 可自动判断环境光的亮度和动态范围,并进行图像智能算法处理,拍摄明暗过渡自然、细节丰富的照片,最终清晰呈现索夹螺栓、轴孔等细节部位。

面对强光,智能拍照模式可自动调整画面


此外,相比于上一代,H30 长焦画面更稳定,能够拍下画面稳定的目标物,使桥梁裂缝、钢筋裸露等情况一览无余,从而提升巡查效果和效率。


使用 H30 巡检,发现索夹表面存在着涂料锈蚀问题


数据采集后,工作人员将巡检素材导入数据库,利用软件进行缺陷标注,最后结合实景模型,直观、精准、快速地定位桥梁缺陷部位,及时报告潜在的隐患,确保桥梁的安全运行。


桥梁不同缺陷以不同颜色三维显示

左侧对话框显示标注的详细信息


在相对距离 15 米、变焦倍数 5 倍的情况下,按照到点悬停的飞行模式,使用 H30 对悬索桥梁的索夹进行单角度巡检作业,无人机 1 个架次可完成 75 个索夹的数据采集工作。


飞手每天工作 4-6 小时,10 天内便可完成整座桥梁(包括缆索、塔柱、钢箱梁在内)的精细化巡查工作。而如果采用传统人工巡检,至少需要 20 人团队、频繁进行地面交通管制,耗费 2 个月时间才能完成同样的工作量。


无人机巡检桥梁



无人机化身“桥梁医生”,为大桥“把脉问诊”。整体而言,无人机桥梁巡检方案不仅大幅提升桥梁养护的效率,而且提高了缺陷识别的精准度。相信随着技术的发展,这一整套完整的无人机巡检方案,能够扩展到更广泛的应用领域,为基础设施养护运维“添砖加瓦”。



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