無(wú)人機(jī)高速公路邊坡日常養(yǎng)護(hù)巡查分析

陳 彬

(黑龍江省龍建路橋第六工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于無(wú)人機(jī)的巡檢應(yīng)用的范圍廣泛，在電力、農(nóng)林業(yè)和通信領(lǐng)域里涵蓋。在國(guó)外，無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，因此，相對(duì)于國(guó)內(nèi)有很多豐富的經(jīng)驗(yàn)。但是對(duì)于無(wú)人機(jī)在高速公路養(yǎng)護(hù)，邊坡巡查等領(lǐng)域應(yīng)用研究的成果比較少，隨著高速公路的里程數(shù)也在不斷的增加，日常養(yǎng)護(hù)巡查的任務(wù)也在不在增加，因此，本文研究了無(wú)人機(jī)在高速公路運(yùn)營(yíng)及養(yǎng)護(hù)階段的巡查應(yīng)用。

1 邊坡日常養(yǎng)護(hù)巡查的內(nèi)容及要求分類

目前，邊坡主要是根據(jù)人類活動(dòng)范圍需要對(duì)高速公路的地形或者地勢(shì)進(jìn)行改造而形成的坡面，分為自然斜坡和人工斜坡等。其中基本要素包括：

圖1 邊坡基本要素

1.1 邊坡日常養(yǎng)護(hù)巡查的要求

首先根據(jù)邊坡的穩(wěn)定情況以及邊坡的類別制定分類及養(yǎng)護(hù)巡查周期，一般情況下，可以分成4類。

表1 邊坡養(yǎng)護(hù)巡查分類和周期

當(dāng)出現(xiàn)雨雪天氣的時(shí)候，會(huì)增加巡查的頻率。巡查人員通過(guò)目測(cè)邊坡的坡體以及邊坡的構(gòu)造等一般檢查。

1.2 邊坡的日常養(yǎng)護(hù)巡查內(nèi)容

一般高速公路邊坡日常養(yǎng)護(hù)巡查內(nèi)容涵蓋防護(hù)工程、排水設(shè)施以及對(duì)邊坡安全穩(wěn)定構(gòu)成威脅的情況進(jìn)行巡視。分為支擋結(jié)構(gòu)防護(hù)和坡面防護(hù)。支擋防護(hù)結(jié)構(gòu)針對(duì)于一般是穩(wěn)定性比較差或者不穩(wěn)定的情況的邊坡，采用支擋結(jié)構(gòu)防護(hù)的方法增加邊坡率，以此確保邊坡的穩(wěn)定。坡面防護(hù)主要是針對(duì)穩(wěn)定性相對(duì)好的邊坡，坡面巖體風(fēng)化脫落等局部現(xiàn)象被破壞等情況，采用坡面防護(hù)。由于雨雪天氣造成的坡面徑流沖刷道路邊坡，引起的不穩(wěn)定性的邊坡，以及邊坡平臺(tái)設(shè)置的排水系統(tǒng)。

2 實(shí)地調(diào)研的邊坡巡查存在的問(wèn)題分析

2.1 邊坡環(huán)境分析

根據(jù)實(shí)地調(diào)研，一般邊坡的環(huán)境存在以下幾個(gè)問(wèn)題：許多的邊坡位于山區(qū)，高山嶙峋，遮擋了GPS的信號(hào)，因此信號(hào)有時(shí)候較弱，會(huì)接收不到，或者不穩(wěn)定的現(xiàn)象；不少邊坡山頂位置設(shè)置了高空電線，錯(cuò)綜復(fù)雜，相互交錯(cuò)的不同等級(jí)的電線會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)電磁場(chǎng)，無(wú)人機(jī)使用時(shí)，會(huì)受到干擾。

2.2 日常巡查中存在的問(wèn)題

強(qiáng)烈的雨雪天氣會(huì)導(dǎo)致邊坡的坡體潛在的變形發(fā)生破壞。強(qiáng)降雨導(dǎo)致地表水轉(zhuǎn)化為地下水，地下水大大降低了巖土的強(qiáng)度，受到巖土介質(zhì)產(chǎn)生的軟化左右，因此，導(dǎo)致的邊坡滑坡等災(zāi)害的誘發(fā)。而且，一般都是養(yǎng)護(hù)人員實(shí)地巡查，采用眼看，敲打等人為的簡(jiǎn)單的輔助措施巡查：危險(xiǎn)系數(shù)高、工作量比較大，通常都是幾百公里，耗時(shí)耗工，遇到坡頂，陡坡只能采用望遠(yuǎn)鏡查看，存在查看不清或者存在遺漏點(diǎn)等問(wèn)題，而且內(nèi)業(yè)工作量比較繁瑣，工作人員巡查完畢后，填制記錄表，每處都要填寫(xiě)，復(fù)查難度比較大。

3 無(wú)人機(jī)的特性及選取

無(wú)人機(jī)完整意義上來(lái)說(shuō)為無(wú)人機(jī)系統(tǒng)(Unmanned Aerial System，UAS)，是利用無(wú)線遙控或者程序控制而不需要駕駛員登機(jī)操作的空中飛行器，能夠自動(dòng)飛行或遠(yuǎn)程引導(dǎo)，并搭載設(shè)備完成一些特定任務(wù)。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)主要包括飛行平臺(tái)、飛行控制系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)(地面站)、任務(wù)設(shè)備(航拍儀器)。

3.1 無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)

無(wú)人機(jī)具有機(jī)動(dòng)性和靈活性，重量輕，機(jī)身比較小巧，攜帶比較方便，對(duì)于坡頂以及高山嶙峋，地形錯(cuò)綜復(fù)雜的地方比較適宜。不需要人員駕駛，不會(huì)發(fā)生人員意外，獲得的信息比較全面，影像信息清晰。無(wú)人機(jī)具有成本低的特點(diǎn)，只需要工作人員操作就可以，節(jié)省人員，后期維護(hù)費(fèi)用也是能接受的。而且，無(wú)人機(jī)具有分辨率高，針對(duì)性高，可以多角度觀察坡體，坡面等信息，獲得數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，降低了人為的難度，避免了手工記錄表邊坡記錄表的繁瑣，但是，可能無(wú)人機(jī)由于重量輕，因此，大風(fēng)天氣對(duì)于無(wú)人機(jī)的干擾比較明顯，導(dǎo)致的影像不穩(wěn)定或者匹配的精度不是很高，無(wú)人機(jī)的飛行高度不是很高，航拍的范圍較小，因此數(shù)據(jù)量就會(huì)比較大。

3.2 無(wú)人機(jī)的分類與選取

目前大多數(shù)無(wú)人機(jī)主要是以固定翼和旋翼無(wú)人機(jī)為主要的類型，不同的無(wú)人機(jī)的功能也存在很大的差異，因此，針對(duì)環(huán)境條件，選擇適合自己的無(wú)人機(jī)的是很重要的。

(1)固定翼無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)

固定翼無(wú)人機(jī)具有飛行速度比較快，飛行高度比較高，對(duì)于風(fēng)阻，抗風(fēng)能力比較強(qiáng)，同時(shí)在空中飛行比較穩(wěn)，適合于面積比較大的和范圍比較廣的，同時(shí)距離比較長(zhǎng)的飛行。

(2)旋翼無(wú)人機(jī)

旋翼無(wú)人機(jī)具有靈活性比較好，可操作性比較強(qiáng)的功能，但是，飛行高度受到限制，不能飛很高，負(fù)載能力也較差，適合于低空飛行。

(3)垂直起降無(wú)人機(jī)

同時(shí)具備以上兩種無(wú)人機(jī)的功能，但是價(jià)格有些貴。

(4)無(wú)人機(jī)選取

本文從無(wú)人機(jī)的自身性的條件、高速公路邊坡的環(huán)境條件和達(dá)到的目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，選取無(wú)人機(jī)。選擇續(xù)航時(shí)間較長(zhǎng)的，可以在飛行的時(shí)候繞過(guò)干擾區(qū)(高壓線、風(fēng)力、風(fēng)場(chǎng)等)。

4 結(jié) 論

本文對(duì)高速公路日常的養(yǎng)護(hù)邊坡巡查的內(nèi)容進(jìn)行和總結(jié)和歸納，根據(jù)無(wú)人機(jī)的特性，以及高速公路的環(huán)境選取了適合的無(wú)人機(jī)，為推動(dòng)高速公路邊坡養(yǎng)護(hù)巡查的智能化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。