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无人机有效地削减成本和时间那么确定适合工作的工具至关重要

无人机被认为是桥梁检查的下一个重大事件。然而,直到最近,几乎没有做过证明该技术的有效性,安全性和成本节约。建立这一证据对于希望将桥梁检查推向21世纪的企业和政府组织至关重要。

明尼苏达州交通部(MnDOT)的一个团队与柯林斯工程师合作,探索无人机如何用于降低成本和降低员工风险。除了确定无人机的好处之外,该团队还在制定最佳实践指南,详细说明何时以及如何最好地使用无人机,更正式地称为无人驾驶飞行器(UAV)。

这项研究已引起美国各地的兴趣,包括其他州的运输部门,他们渴望降低与此类工作相关的成本和安全问题。

为什么桥梁检查需要改变

传统上,在检查桥梁时,可以选择使用高空作业平台(AWP)或桥下检查车辆,梯子或绳索进入。这种选择取决于桥梁的类型,所需的访问以及船员关闭交通车道的能力。

在州高速公路上,通常使用桥下检查车或窥探者。但是,如果桥梁足够小,它可能只需要梯子或绳索进入。

无论用于执行工作的方法如何,相关的成本和危险仍然是一个挑战。AWP和窥探者可能需要关闭车道,并且设备本身维护和运行成本高,而绳索需要高水平的培训和专业知识才能安全使用。

考虑到这些问题,开始了两阶段的MnDOT / Collins研究项目,该项目目前已进入第二阶段。本研究的最终目标是确定无人机检查可以提供必要的详细信息的桥梁,以便进行彻底,可靠的检查,既安全又经济。

2008年,加州交通部(Caltrans)研究无人机进行桥梁检查。然而,由于实施问题,Caltrans团队开发的技术 - 双电机,电动Aerobot-无法完全部署。

第1阶段:四座桥梁

虽然市场上的众多无人机的技术和能力各不相同,但大多数都有许多共同特点:它们由可充电电池供电,可自动控制或使用遥控装置控制,包含四到八个转子,有能力使用GPS跟踪位置,包含故障保险箱,例如返回家庭技术,并包括具有视频和静止图像功能的摄像机。

在确定无人机用于桥梁检测的有效性的项目的第一阶段,该团队使用Aeryon SkyRanger无人机检查了四个不同大小和类型的明尼苏达州桥梁。

在制定详细的实地工作计划后,这四座桥梁已经飞行。这解决了安全问题,联邦航空管理局(FAA)的规则和检查方法。还测试了几种成像设备,包括静止图像,视频和红外相机。在现场收集各种类型的数据,包括静止图像,视频,红外图像,站点地图和桥元素的3-D模型。

SkyRanger被证明是一个非常强大和有能力的单位,并为该研究提供了几个优势:它的全天候能力使研究人员能够在雨中工作,并且还能够改变有效载荷,这意味着团队可以使用标准相机,光学变焦相机和红外相机。

然而,在不利方面,SkyRanger无法直接向上看,因此必须在顶部安装360°摄像机。由于Wi-Fi信号干扰,这无法正常执行。此外,SkyRanger没有能力在桥面下飞行,因为GPS信号的丢失会导致无人机垂直飞行并返回发射点 - 显然在桥面开销时会出现问题。

阶段2:向上看

对于第二阶段,目前该团队正在与另一架无人机,即senseFly albris(以前称为eXom)合作。这是专为高细节检查工作而设计的。研究人员选择该系统再次检查不同类型的桥梁,包括具有非常狭窄空间的桥梁,例如涵洞和箱梁,并使用albris的热像仪进行甲板分层评估。

albris能够直接查看并在没有GPS的情况下运行,因此它可以在桥面下飞行。它还提供红外热成像,并包括超声波接近传感器,以帮助操作员避免与结构接触。

迄今为止所证实的结果表明,无人机能够有效地复制通过使用窥探器和其他传统接入设备而获得的检查细节,而无需交通控制要求,并且在设备和交通控制需求方面成本显着降低。无人机可以提供桥梁的红外和三维建模细节,有效识别混凝土分层,收集地形测绘细节,并有效地映射桥梁现场上游和下游的河岸条件。

在成本水平上,基于传统的检查方法,明尼苏达州第二大桥通常需要三个窥探检查车辆,总共需要八个检查日。这相当于最低费用约59,000美元,不包括设备调动和差旅费。

相比之下,根据顾问获得的报价,无人机合同检查项目样本桥的完全相同进近跨度的成本约为20,000美元,现场仅为5天 - 可节省66%的潜在成本。这是一个很大的节省,并表明通过无人机进行检查将对运输部门的出口成本产生重大影响。

展望未来

桥梁检查带来了独特的挑战,如果我们要确保无人机有效地削减成本和时间,那么确定适合工作的工具至关重要。好消息是近年来无人机技术已经走过了漫长的道路,诸如senseFly等公司已经开发出专门的研究和开发来开发这类工作的无人机。

目前的FAA法规正在减缓无人机对桥梁安全检查的采用,因为获得批准所需的时间很长且成本过高。然而,拟议的美国联邦航空局规则旨在消除许多或所有这些障碍,以便在不久的将来广泛采用。

MnDOT正在努力为符合某些条件标准的桥梁制定政策 - 即状况不佳或具有准入要求的桥梁 - 这将需要每三到六年进行一次特写检查。满足此政策的访问要求可能成本非常高,特别是对于当地机构而言,无人机的检查有可能减轻这些成本。

该研究团队的目标是实施一项全州无人机合同,以获得所有桥梁的特写检查数据,这些数据符合该政策的标准,在既定的周期内,适用于国有和本地拥有的桥梁。

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