开发无人机进行高速公路养护巡检作业

1闻垣高速公路建设管理处开发无人机进行高速公路养护巡检作业闻垣高速公路建设管理处桥隧工区QC小组陈阳二〇一七年三月二十日2开发无人机进行高速公路养护巡检作业闻垣高速公路建设管理处桥隧工区QC小组一、课题背景闻垣高速公路是我省规划的“三纵十一横”高速公路网的第十一横，与河南省济（源）邵（源）高速公路相连，是我省挺进中原，融入全国经济大循环的交通要道。属于山区高速，高填深挖多，桥隧比例大，且不良地质频繁，造成养护难度大，任务重。拍摄人：陈阳日期：2016年11月3日3二、小组简介QC小组概况表表1小组名称闻垣高速公路建设管理处桥隧工区QC小组课题名称开发无人机进行高速公路养护巡检作业成立时间2014年4月5日活动时间16.4.14-17.3.9小组人数12登记注册号WYGS—QC—01合理化建议8课题类型创新型QC小组简介：闻垣高速公路建设管理处桥隧工区QC小组成立于2014年4月5日，小组现有人员12人，平均年龄27岁，负责闻垣高速所辖路段的桥隧构造物日常巡查、检查及维修保养工作，为确保辖区高速公路桥隧构造物经常处于完好状态，为保障行车畅通、安全、快捷、舒适、美观，桥隧工区QC小组近年来开展了多项课题研究：●桥梁防撞墙混凝土防冻融和防盐侵蚀处理●桥梁伸缩缝锚固区混凝土裂缝处理●桥面铺装层层间水治理●桥梁泄水管接长●桥梁防撞墙钢筋锈蚀修补●桥梁端跨维护措施●隧道小渗水处理措施●开发无人机进行高速公路养护巡检作业4制表人：陈阳日期：2016年4月15日小组人员分工表表2序号成员姓名年龄职务职称组内职务成员分工情况1温江29工区负责人助理工程师组长全面策划2孙鹏旭32主任工程师中级工程师副组长制定方案3张凯30养护中心副主任中级工程师副组长技术指导4陈阳26养护员助理工程师技术组长活动实施5赵显慧28养护干事助理工程师资料员文字整理6贺晓28统计核算员助理工程师资料员资料收集7李宁28养护员助理工程师技术分析员技术分析8曹红艳28养护员助理工程师技术分析员技术分析9许申炜24养护员助理工程师操作手设备操作10侯振兴23养护员助理工程师操作手设备操作11冯盛林23维修队长技术员安全员现场安全12任伟杰23养护员技术员安全员现场安全5制表人：陈阳日期：2016年4月15日三、课题选择1、问题提出闻垣高速公路属于山区高速，高填深挖多，桥隧比例大，且不良地质频繁，造成养护难度大，任务重。因此使用高科技设备进行高速公路养护巡检成为了亟待解决的问题。2、现状调查（1）在上边坡路况调查时需要不断地攀爬进行调查，攀爬过程中没有便道而且边坡较高，造成了工作量大、危险系数高、路况调查任务重、调查范围局限等实际问题。如下表：上边坡调查效果影响统计表表3序号影响因素影响内容提出人结论1工作量大闻垣高速全长83.904km其中上边坡共计191处；共计长度为4.7km；挖方高于20m存在23处。李宁主要因素2危险系数高路段内72%边坡高度大于8m；攀爬所使用的安全设备繁琐，地质复杂，人为安全隐患多。曹红艳主要因素3调查任务重每季度的路况调查有时限要求，短短几日内需要调查各类病害。许申炜次要因素4调查范围局限上边坡调查中只能看到边界以内情况，无法跨越隔离栅调查影响范围内的病害。孙鹏旭主要因素5人为因素影响养护人员技术水平有差距，调查效果参差不齐。任伟杰次要因素制表人：陈阳日期：2016年4月15日（2）路段桥隧比例大，在对桥隧构造物经常性检查过程中存在调查时间长、工作量大、无机械辅助调查无法到达现6场、不能长期观测桥梁病害等问题。如下表：桥隧构造物调查效果影响统计表表4序号影响因素影响内容提出人结论1工作量大闻垣高速全长83.904km总共有三座特大桥，最长的一座特大桥2166m，最长的隧道是3.31km，全线隧道加起来是9.17公里，主线桥66座，涵洞通道有256个，整个闻垣路桥隧比例32%。李宁主要因素2调查时间长桥隧构造物众多，每月经常性检查消耗大量时间。曹红艳主要因素3无法抵达病害位置在桥隧经常性检查过程中，人员无法到达病害位置，需要借助辅助设备进行调查。温江主要因素4无法长期观测桥梁病害在桥梁病害调查中，无法对所有病害实现长期观测。许申炜主要因素5人为因素影响养护人员技术水平有差距，调查效果参差不齐。任伟杰次要因素制表人：赵显慧日期：2016年4月15日（3）闻垣高速所辖5个收费站、2个服务区并有隧道管理站、运营中心等基层单位，长期以来基础资料收集工作缺乏整体图片资料。（4）闻垣高速所属山区路段，小气候严重，雨、雪、雾天频繁发生，无法切实有效的进行极端天气数据采集。72011-01-01到2016-04-01，垣曲共出现：多云850天，晴620天，雨402天，雪78天，雾59天，特殊天气达27%。制图：贺晓日期：2016年4月15日（5）在进行资料片拍摄过程中需要外雇无人机进行拍摄，单价为800/小时，拍摄一部视频资料片需要支付无人机费用达2200元；3、确定课题由于无人机进行养护管理属创新项目，如何保障使用无人机参与养护管理的各项工作皆是难点，因此我们决定对无人机参与日常养护管理进行全方位探索，选定课题为：开开开发发发无无无人人人机机机进进进行行行高高高速速速公公公路路路养养养护护护巡巡巡检检检作作作业业业如何使用高科技设备进行高速公路养护管理，消除现存的弊端？使用航拍无人机解决现存问题。我国生产的大疆牌无人机属于世界领先水平，满足课题需要。开发无人机参与养护管理提出问题解决方法市场调查提出课题8四、设定目标1、目标：成功采用无人机进行高速公路养护管理2、目标值:QC课题目标明细表表5序号目标值目标内容实施人备注1无人机参与上边坡路况调查解决上边坡路况调查过程中的工作量大、危险系数高、调查任务重、调查范围局限等直观问题李宁2无人机参与桥隧构造物经常性检查工作降低桥隧构造物经常性检查过程中工作量大、调查时间长。使人员可以通过无人机近距离观测病害、对病害进行长期观测曹红艳3基础数据采集对各收费站、服务区、特大桥、互通进行高空拍摄留存图片基础数据许申炜4特殊天气数据采集实现特殊天气实况直播，图片实时报送侯振兴5资料片拍摄无人机参与建管处资料片拍摄工作陈阳制表人：陈阳日期：2016年4月15日3、目标可行性分析：目标可行性分析人员能力十二名小组成员中，两名中级工程师，长期从事养护基层单位管理工作；八名助理工程师，多年来从事养护管理工作，并具有研究和开发能力；两名技术员具备多年的生产实际经验。领导支持课题选定后，建管处领导高度重视，制定一名基层单位负责人负责开发研究，拨出专项开发费用，专款专用设备能力大疆无人机技术属于世界先进水平，PHANTOM3Standard航拍器稳定性好，像素高。INSPURE1RAW航拍器具有更高机动性与续航水平。能够满足活动需要。程序方法桥隧工区QC小组近年来开展了7项课题研究，有一整套完善的开发研制的程序，能满足本次开发运转要求。9QC课题活动实施明细表表6活动阶段2016第二季度2016第三季度2016第四季度2017第一季度456789101112123P选择课题计划实施制定目标计划实施提出方案计划实施确定方案计划实施制定对策计划实施D对策实施计划实施C效果检查计划实施A巩固措施计划实施方案总结计划实施方案推广计划实施制表人：陈阳日期：2017年4月17日10五、活动实施1、实施流程图制图：陈阳日期：2016年5月7日课题开始制定方案；购买无人机参与上边坡路况调查参与桥隧构造物经常性检查基础数据采集建管处资料片拍摄工作总结、推广课题结束特殊天气数据采集112、活动开展（一）无人机购买经过市场调查QC小组首先购买了大疆牌PHANTOM3Standard，活动开展需要后续购买INSPURE1RAW航拍器。PHANTOM3Standard无人机表7产品介绍PHANTOM3无人机简单操控，通过APP一键起飞及降落最大飞行时间约23分钟，最大可控距离约3公里搭载1200万像素高清影像实时回传系统，所见即所得室内室外精准定位一键返航，电池电压检测及失控安全保护外形小巧，重量1216g便于携带出行售价3999元关键词操控简单、一键起飞降落、外形小巧12“悟”INSPIRE1无人机表8产品介绍“悟”INSPIRE1无人机配备了DJI最新4K相机技术，以及与4K超高清视频匹配的高性能增稳云台。其视频传输距离可达2公里DJI最新的视觉定位系统，采用特别定制的相机以及超声波技术，即使是在室内无GPS信号的情况下也能实现定高定位悬停。标配大容量智能电池，内置智能电池管理系统，为电池提供更好的保护。可视化飞行地图和雷达设计，飞行数据一目了然飞降落更加简单，起飞后起落架会自动升起，降落时起落架自动放下一键智能返航，让飞行更为轻松。完美呈现飞行状态和参数，包括高度、距离、方向。悟”标配功能强大的遥控器。包括专用拍照和视频录制按钮、云台俯仰控制拨轮、内置高容量可充电电池等，使得飞行控制更为简单直观。售价12999元关键词像素高、相机视角广阔、无GPS信号飞行制表人：陈阳日期：2016年10月7日13（二）无人机进行绿化调查经过一个月的适应性训练，2016年5月10日无人机进行了首次调查飞行，在东镇北互通调查绿化苗木缺失情况。QC小组记录表表9小组名称桥隧工区QC小组航拍时间2016年5月10日活动名称东镇北互通拍摄演练、互通苗木缺损情况调查参与成员温江陈阳李宁许申炜任伟杰曹红艳飞行记录今天使用无人机在东镇北互通进行调查飞行，对东镇互通苗木缺损情况进行调查。飞行图片阶段性总结通过无人机搭载的高清摄像头，可以清楚的看到东镇北互通内的苗木缺损情况。对2016年苗木补植工作提供准确数据。避免人工步行调查，大大节省调查时间。制表人：赵显慧日期：2016年5月10日14（三）无人机进行上边坡路况调查2016年5月24日至5月28日无人机进行了汛期上边坡路况调查，调查发现所辖路段内上边坡存在淤堵、砌体勾缝脱落等病害。QC小组记录表表10小组名称桥隧工区QC小组航拍时间2016年5月28日活动名称无人机进行汛期上边坡隐患排查参与成员陈阳冯盛林李宁许申炜飞行记录2016.5.24-2016.5.28进行上边坡隐患排查工作，累计飞行时间11小时，拍摄照片1472张，调查上边坡191处。飞行图片阶段性总结通过使用无人机进行上边坡隐患排查工作，解决了高边坡调查过程中人员无法到达现象，扩大了排查面积，原本需要17人调查10天的工作量，在4人5天内调查完毕，且调查数据完整，为下一步上边坡病害维修提供有力数据支持。制表人：贺晓日期：2016年5月28日15（四）无人机进行雨后排水系统隐患排查2016年6月5日至6月8日闻垣高速普降大雨，为了解下边坡排水系统运行状态，采用无人机进行雨后排水系统调查工作。QC小组记录表表11小组名称桥隧工区QC小组航拍时间2016年6月8日活动名称无人机进行雨后排水系统隐患排查工作参与成员陈阳许申炜曹红艳任伟杰飞行记录2016.6.5-2016.6.8进行雨后下边坡隐患排查工作，累计飞行时间7小时，拍摄照片489张，调查下边坡排水47处。飞行图片阶段性总结通过使用无人机进行下边坡雨后隐患排查工作，可以快速的了解雨后排水系统运行状态，扩大了排查面积，原本需要15人调查10天的工作量，在4人4天内调查完毕，为下一步排水系统维修提供数据支持制表人：陈阳日期：2016年6月8日16（五）无人机进行桥梁经常性检查2016年7月12日采用无人机进行桥梁经常性检查工作，PHANTOM3无人机在桥下飞行时因接收不到GPS信号出现悬停异常，无法进行桥下拍照作业，经过市场调查“悟”INSPIRE1无人机可以实现无GPS悬停飞行，新采购“悟1”无人机于7月30日到货，经实际操作，“悟1”无人机可以在桥下进行拍照作业。QC小组记录表表12小组名称桥隧工区QC小组航拍时间2016年8月11日活动名称无人机进行桥梁经常性检查参与成员孙鹏旭陈阳李宁任伟杰侯振兴许申炜飞行记录2016.8.7-8.11采用“悟1”无人机进行桥梁经常性检查工作，累计飞行时间10.5小时，拍摄照