無人機(jī)在施工機(jī)械輔助檢查中的應(yīng)用

張祝卿/ZHANG Zhu-qing

(上海市建設(shè)機(jī)械檢測(cè)中心有限公司，上海 200137)

采用無人機(jī)進(jìn)行建筑施工機(jī)械輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查的應(yīng)用已受到多個(gè)相關(guān)方的重視，包括使用單位、檢驗(yàn)檢測(cè)單位及監(jiān)管部門。無人機(jī)具有作業(yè)速度快，輕便靈活，成本較低等特點(diǎn)，支持高效、非接觸式、全方位的檢查。

1 無人機(jī)的監(jiān)管要求

民用無人機(jī)是指沒有機(jī)載駕駛員操縱、自備飛行控制系統(tǒng)，并從事非軍事、警察和海關(guān)飛行任務(wù)的航空器。以大疆多旋翼無人機(jī)為例，可分為普通航拍型和FPV 型。表1 中描述了多旋翼無人機(jī)的特點(diǎn)。

表1 多旋翼無人機(jī)的特點(diǎn)

無人機(jī)作為一種航空器，需要接受監(jiān)管部門的管理，在將無人機(jī)應(yīng)用到專業(yè)技術(shù)工作中時(shí)，一定要做到依法合規(guī)、安全專業(yè)，避免危害到人身安全、財(cái)產(chǎn)安全和相關(guān)方的合法權(quán)益。

操縱無人機(jī)飛行進(jìn)行建筑施工機(jī)械輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查是一項(xiàng)專業(yè)的技術(shù)工作，需要具備一定的理論知識(shí)和駕駛技能。對(duì)于無人機(jī)駕駛員的要求應(yīng)根據(jù)《民用無人機(jī)駕駛員管理規(guī)定》執(zhí)行。

無人機(jī)的飛行空域、飛行計(jì)劃、飛行活動(dòng)需要接受民航局的管理，無人機(jī)的飛行數(shù)據(jù)要根據(jù)《輕小型民用無人機(jī) 飛行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理規(guī)定》向民航局實(shí)時(shí)報(bào)送。

無人機(jī)必須根據(jù)《民用無人駕駛航空器實(shí)名制登記管理規(guī)定》的要求進(jìn)行實(shí)名登記，否則不得飛行。

無人機(jī)的飛行還應(yīng)遵守地方性的無人機(jī)管理要求，以上海市為例，應(yīng)根據(jù)《關(guān)于加強(qiáng)民用無人機(jī)等“低慢小”航空器安全管理的通告》《上海行政區(qū)域內(nèi)施放無人機(jī)操作步驟指引》進(jìn)行報(bào)備后方可飛行。

2 無人機(jī)輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查的應(yīng)用

當(dāng)前無人機(jī)在輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查的應(yīng)用，主要還是利用其高清攝像頭功能，來代替人眼進(jìn)行間接目視檢查。

2.1 塔機(jī)輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查

塔機(jī)中大約有50%的項(xiàng)目目視可檢，對(duì)于需要出具檢驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告或進(jìn)行全面檢查的任務(wù)無人機(jī)無法勝任，但對(duì)于目視可檢項(xiàng)目的專項(xiàng)檢查或日常巡查任務(wù)無人機(jī)可以勝任。根據(jù)塔機(jī)無人機(jī)輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查的應(yīng)用，參考JGJ 305-2013《建筑施工升降設(shè)備設(shè)施檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》附錄E、附錄B，利用無人機(jī)目視可檢項(xiàng)目如表2 所示，應(yīng)用場(chǎng)景如圖1 所示。

圖1 塔機(jī)無人機(jī)輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查的應(yīng)用

表2 塔機(jī)無人機(jī)目視可檢項(xiàng)目

2.2 吊籃輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查

吊籃的檢驗(yàn)檢測(cè)檢查主要分為地面的籃體與屋面的支架兩部分。地面的籃體由于人可以直接進(jìn)行檢查，所以不需要再利用無人機(jī)進(jìn)行檢查。位于屋面的懸掛機(jī)構(gòu)可以利用無人機(jī)快速的進(jìn)行檢查。兩者結(jié)合，各類測(cè)量可在地面完成時(shí)，可以覆蓋吊籃全部項(xiàng)目；測(cè)量項(xiàng)無法在地面完成時(shí)，也可以覆蓋吊籃全部項(xiàng)目的87%。使用無人機(jī)對(duì)吊籃進(jìn)行輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查具有較好的應(yīng)用前景。根據(jù)無人機(jī)吊籃輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查的應(yīng)用，利用無人機(jī)目視可檢項(xiàng)目如表3 所示，應(yīng)用場(chǎng)景如圖2 所示。

表3 吊籃無人機(jī)目視可檢項(xiàng)目

圖2 吊籃輔無人機(jī)助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查的應(yīng)用

2.3 其他建筑施工機(jī)械輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查

建筑施工機(jī)械涉及登高才能檢測(cè)的項(xiàng)目，可以使用無人機(jī)進(jìn)行輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查。如沒有司機(jī)室的門式起重機(jī)主梁部位、履帶起重機(jī)起重臂頂部、樁機(jī)樁架頂部等位置的目視檢驗(yàn)檢測(cè)檢查，皆可以利用無人機(jī)進(jìn)行輔助作業(yè)。根據(jù)無人機(jī)輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查的應(yīng)用，利用無人機(jī)目視可檢的應(yīng)用場(chǎng)景如圖3、圖4 所示。

圖3 履帶起重機(jī)無人機(jī)輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查的應(yīng)用

圖4 樁機(jī)無人機(jī)輔助 檢驗(yàn)檢測(cè)檢查的應(yīng)用

3 優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)分析

3.1 優(yōu)點(diǎn)

多旋翼無人機(jī)在建筑施工機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用具有非常好的前景，優(yōu)勢(shì)如下。

1）無人機(jī)有能力飛臨人力難及的區(qū)域，在任意高度定點(diǎn)懸停觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)宏觀目視檢查。

2）代替人工高空作業(yè)，危險(xiǎn)性低。

3）節(jié)約登高設(shè)備的使用成本，效率高。

4）航拍型無人機(jī)可以批量采集照片，F(xiàn)PV型無人機(jī)可以做到近似和人眼直接檢查無異。

3.2 缺點(diǎn)

但目前無人機(jī)在建筑施工機(jī)輔助械檢驗(yàn)檢測(cè)檢查中同樣存在以下風(fēng)險(xiǎn)與劣勢(shì)，對(duì)無人機(jī)的應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。

1）續(xù)航時(shí)間較短，負(fù)載較低，影響工作效率。

2）非法律法規(guī)、檢驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可的檢查方法，認(rèn)可接受度較低。

3）不適宜進(jìn)行測(cè)量與試驗(yàn)（即使可以測(cè)量，精度難以達(dá)到檢驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的要求）。

4）無人機(jī)目視檢查的拍攝距離較近，對(duì)駕駛員的能力要求較高。

5）建筑施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，具有較高的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 無人機(jī)輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查的展望

4.1 加強(qiáng)圖像識(shí)別處理的能力

目前無人機(jī)的應(yīng)用主要處于硬件的開發(fā)層面，需要在無人機(jī)目視檢查的基礎(chǔ)上加強(qiáng)后續(xù)的圖像、數(shù)據(jù)處理方面的研究。首先是通過人工智能，對(duì)無人機(jī)采集的素材進(jìn)行圖像識(shí)別；進(jìn)一步，通過人工智能及相關(guān)硬件，使無人機(jī)具備機(jī)器視覺，在采集圖像前即進(jìn)行識(shí)別，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，識(shí)別問題后進(jìn)行對(duì)應(yīng)的采集。

4.2 普及高精度尺寸測(cè)量的能力

通過激光雷達(dá)+RTK+GPS+IMU（慣性測(cè)量單元）等的綜合應(yīng)用，可以使無人機(jī)的尺寸測(cè)量能力達(dá)到厘米級(jí)，但當(dāng)前存在使用成本高、重量大、不便攜、點(diǎn)云的利用率較低、多種傳感器集成度低、精度達(dá)不到毫米級(jí)（檢驗(yàn)檢測(cè)的精度要求部分要達(dá)到0.02mm 級(jí)）等問題。隨著相關(guān)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，相信測(cè)量精度會(huì)提高至符合要求，設(shè)備成本會(huì)降低，應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)增多。

5 結(jié)語

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步，通過各類技術(shù)的融合發(fā)展，無人機(jī)一定能在施工機(jī)械輔助檢驗(yàn)檢測(cè)檢查工作中得到更好的應(yīng)用。