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无人机桥梁检测解决方案

2020-05-26 21:04 性质:转载 作者:珞珈航空 来源:宁波珞珈航空
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无人机桥梁检测系统架构图

选用稳定的无人机系统,具有高耐久性、高稳健性等特点,结合桥梁检测的特殊性,进行针对性的研发改进,使无人机检测平台适用于桥梁的专业性检测,整个操作过程更加便捷有效。

无人机系统主要由无人机飞行平台、避障系统、高清摄像机、遥控设备、地面站系统以及报告处理服务器几大关键部分组。

无人机平台、避障系统结合高清摄像机在实现安全飞行的同时可以获取高清的图像数据。

地面站系统与摇控设备组合可以实现飞行航线的规划、处理以及各种飞行类、检测类数据的展示与处理。

报告处理服务器可以根据客户需求定制各类检测报告。

无人机桥梁检测系统介绍

地面站系统。整个地面站系统基于客户端/服务器模式(C/S),客户端完成数据采集、控制和接入功能,服务器端完成数据管理、分析的核心功能。同时支持系统的在线、离线显示。

与无人机通讯功能。地面站随时保证与无人机平台系统的通讯,具备信息的收、发功能,在整个飞行过程中畅通无阻,实时、可靠地传输所有数据。

遇险自动返航/一键返航。智能判断非正常的控制信号丢失情况,做出适当的失控保护处理。当飞机全自动执行飞行任务时,即使无线信号丢失,飞机也会继续完成预设的航线飞行任务;当飞机处于使用者手动控制下,而发生丢失控制信号的情况后,飞机会保持原地自主悬停,并在超过10秒后信号仍未恢复情况下,精确找到起飞点,以最安全的路线和高度,自动返回起飞点上空悬停,给飞行系统设备提供一个强大的安全保障。除此以外,用户也可以随时点击返航按钮,系统将立即中断当前的飞行任务,命令飞机开始返航。

桥梁三维模型(3D) 导入。基于桥梁检测的实际应用,支持将桥梁结构设计的3D图导入到地面站系统中,并且在导入的3D图中可以实现对桥梁检测点的自助构件编号。

基于3D模型图进行路径规划。在系统中导入的3D坐标可以直接转换为无人机接入的坐标,无人机在飞行和航线定制时,可以直接参考该坐标,完成路径规划、自主飞行功能。

视频回传。在无人机飞行过程中,系统可以实时将无人机拍摄的图像数据回传到地面站系统,客户可以将应用软件安装在移动端,如手机或者平板电脑,然后通过手机或平板电脑在线查看图像数据。

微定位。在无人机飞行过程中,通过系统指定3D坐标结合飞行数据,如飞行高度、距离、速度等综合数据计算出无人机当前的飞行位置,完成微坐标定位。在得到自动定位后根据部件指定的拍摄点自动开启图像采集功能。

告警及处置。可实时接收显示空中视频图像和详尽的飞行器遥测数据,对信号不良、电池电量不足、空中风力变化等重要问题自动报警提示和处理。

自动避障系统。采用全新的视觉传感导航系统,可感知附近障碍物,让飞行器主动躲避。内置功能强大的处理核心,配备五组视觉超声波组合传感器,辅以先进的视觉算法,保证整个检测航线的安全飞行。

高精度视觉定位。系统提供高精度立体视觉算法,近地面定位精度可达厘米级。在复杂地形和高速飞行条件下均可提供定位信息。视觉定位系统的有效高度高达20米。

多方向感知障碍物。将飞控系统与自动避障系统结合,让自动飞行更加安全可靠,使飞行平台具备自动躲避障碍能力的同时,通过视觉和超声波传感器,能实 时监测周边环境信息。视觉传感器可以远距离、高精度感测多种障碍物,而超声波传感器作为补充,可识别玻璃、树叶等难以感测的障碍物。避障系统将数据反馈回飞行控制系统后,飞行平台停止往障碍物方向飞行。

多传感器融合带来更高可靠性。避障系统的五个视觉传感模块的数据被自动融合,并且自动选择单目或者双目视觉算法以达到出色的定位效果。因此某个方向的感应信息缺失不会对整个系统造成影响,给飞行平台带来了强大的避障可靠性。

桥梁检测航线规划。在系统输入桥梁结构参数,结合包含地理信息数据的3D结构图,针对需要检测的部位对飞行航线进行规划。

1)根据实际检测需要,系统可以定点标注航点,线路规划支持设置多个航点,航点间设置航向,完成整个自动检测线路的规划。

2)飞行选择设置自适应协调模式,在自适应协调转弯模式下,飞行器会为不偏离航线而自动减速,完成最优桥梁外侧检查点检测及图像获取。

3)无人机通过地面站控制,完成定点拍照功能,通过定点拍照可以更加精确的获取指定部位的静态照片,得到更加清晰的图像数据。

4)支持飞行任务导出功能,在完成整个复杂的航线任务规划后,系统支持将当前所有的航线参数导出并保存为文件。

5)支持飞行任务导入功能,根据飞行轨迹,形成完整的检测航线记录。作为下次检测航线。

模拟航点及指定拍摄点设置示意图如下:

桥梁模拟航线及拍摄点逻辑示意图

全自动与人工控制:

1)可沿自动设置的线路飞行。

自动飞行及数据采集处理示意图

2)手动飞行。

人工摇控无人机桥梁飞行现场

自动病害识别。通过对视频图像数据进行自动分析处理,确定所检测对象是否达标,各关键节点是否出现病害等。

自动生成检测报告。

对所有检测数据进行综合对比之后,得出检测的初步结果,并对所有的结果按格式录入报告系统。报告系统主要集成如下几个功能。

(1)桥梁健康状况评估。根据检测结果与参考结果进行比较,结合BCIm计算模型进行判定。II~IV得出桥梁健康状况A~E级,I类为合格或者不合格。

(2)报告模板编辑功能。可定义桥梁常规或定期检测报告。基本模板包括如下几部分

(a)工程概况;

(b)检测目的、内容及依据;

(c)仪器设备及参加人员;

(d)桥梁部件、构件划分及编号;

(e)检查结果;

(f)无损检测;

(g)桥梁技术状况评定;

(h)病害汇总及成因分析;

(i)结论与建议;

(j)详细检测结果附录等。

(3)数据调用及报告成生。完成报告模板建立后,系统自动检索数据库中对应项目数据并填充至报告中,自动完成报告。

(4)历史定期检测数据展示。建立桥梁测量数据档案,对在案的桥梁数据进行统计分析,将桥梁日常变迁及所有参数变化轨迹进行记录和展示。

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