開發(fā)無人機進行高速公路養(yǎng)護巡檢作業(yè)

1、聞垣高速公路建設(shè)管理處開發(fā)無人機進行高速公路養(yǎng)護巡檢作業(yè)聞垣高速公路建設(shè)管理處橋隧工區(qū)QC小組陳陽二0一七年三月二十日開發(fā)無人機進行高速公路養(yǎng)護巡檢作業(yè)聞垣高速公路建設(shè)管理處橋隧工區(qū)QC小組一、課題背景聞垣高速公路是我省規(guī)劃的“三縱十一橫”高速公路網(wǎng)的第十一橫，與河南省濟（源）邵（源）高速公路相連，是我省挺進中原，融入全國經(jīng)濟大循環(huán)的交通要道。屬于山區(qū)高速，高填深挖多，橋隧比例大，且不良地質(zhì)頻繁，造成養(yǎng)護難度大，任務(wù)重。拍攝人：陳陽日期：2016年11月3日、小組簡介QC小組概況表表1小組名稱聞垣高速公路建設(shè)管理處橋隧工區(qū)QOJ、組課題名稱開發(fā)無人機進行高速公路養(yǎng)護巡檢作業(yè)成立時間2014年4

2、月5日活動時間16.4.14-17.3.9小組人數(shù)12登記注冊號WYGSQC-01合理化建議8課題類型創(chuàng)新型QC小組簡介：聞恒高速公路建設(shè)管理處橋隧工區(qū)QC小組成立于2014年4月5日，小組現(xiàn)有人員12人，平均年齡27歲，負責(zé)聞垣高速所轄路段的橋隧構(gòu)造物日常巡查、檢查及維修保養(yǎng)工作，為確保轄區(qū)高速公路橋隧構(gòu)造物經(jīng)常處于完好狀態(tài)，為保障行車暢通、安全、快捷、舒適、美觀，橋隧工區(qū)QC小組近年來開展了多項課題研究： 橋梁防撞墻混凝土防凍融和防鹽侵蝕處理 橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土裂縫處理 橋面鋪裝層層間水治理 橋梁泄水管接長 橋梁防撞墻鋼筋銹蝕修補 橋梁端跨維護措施 隧道小滲水處理措施 開發(fā)無人機進行高

3、速公路養(yǎng)護巡檢作業(yè)小組人員分工表表2廳P成員姓名年齡職務(wù)職稱組內(nèi)職務(wù)成員分工情況1溫江29工區(qū)負責(zé)人助理工程師組長全面策劃2孫鵬旭32主任工程師中級工程師副組長制定方案3張凱30養(yǎng)護中心副主任中級工程師副組長技術(shù)指導(dǎo)4陳陽26養(yǎng)護員助理工程師技術(shù)組長活動實施5趙顯慧28養(yǎng)什T助理工程師資料員文字整理6賀曉28統(tǒng)計核算員助理工程師資料員資料收集7李寧28養(yǎng)護員助理工程師技術(shù)分析員技術(shù)分析8曹紅艷28養(yǎng)護員助理工程師技術(shù)分析員技術(shù)分析9許中煒24養(yǎng)護員助理工程師操作手設(shè)備操作10侯振興23養(yǎng)護員助理工程師操作手設(shè)備操作11馮盛林23維修隊長技術(shù)貝安全員現(xiàn)場安全12任偉杰23養(yǎng)護員技術(shù)貝安全員現(xiàn)場安

4、全三、課題選擇1、問題提出聞垣高速公路屬于山區(qū)高速，高填深挖多，橋隧比例大,且不良地質(zhì)頻繁，造成養(yǎng)護難度大，任務(wù)重。因此使用高科技設(shè)備進行高速公路養(yǎng)護巡檢成為了亟待解決的問題。2、現(xiàn)狀調(diào)查(1)在上邊坡路況調(diào)查時需要不斷地攀爬進行調(diào)查，攀爬過程中沒有便道而且邊坡較高，造成了工作量大、危險系數(shù)高、路況調(diào)查任務(wù)重、調(diào)查范圍局限等實際問題。如下表：上邊坡調(diào)查效果影響統(tǒng)計表表3廳P影響因素影響內(nèi)容提出人結(jié)論1工作量大聞垣高速全長83.904km其中上邊坡共計191處；共計長度為4.7km；挖方圖于20m存在23處。李寧主要因素2危險系數(shù)高路段內(nèi)72%i坡高度大于8m；攀爬所使用的安全設(shè)備繁瑣，地質(zhì)復(fù)雜

5、，人為安全隱患多。曹紅艷主要因素3調(diào)查任務(wù)重每季度的路況調(diào)查有時限要求，短短幾日內(nèi)需要調(diào)查各類病害。許申煒次要因素4調(diào)查范圍局限上邊坡調(diào)查中只能看到邊界以內(nèi)情況，無法跨越隔離柵調(diào)查影響范圍內(nèi)的病害。孫鵬旭主要因素5人為因素影響?zhàn)B護人員技術(shù)水平有差距，調(diào)查效果參差不齊。任偉杰次要因素制表人：陳陽日期：2016年4月15日(2)路段橋隧比例大，在對橋隧構(gòu)造物經(jīng)常性檢查過程中存在調(diào)查時間長、工作量大、無機械輔助調(diào)查無法到達現(xiàn)場、不能長期觀測橋梁病害等問題。如下表:橋隧構(gòu)造物調(diào)查效果影響統(tǒng)計表表4廳P影響因素影響內(nèi)容提出人結(jié)論1工作量大聞垣高速全長83.904km總共有三座特大橋，最長的一座特大橋21

6、66m,最長的隧道是3.31km,全線隧道加起來是9.17公里，主線橋66座，涵洞通道有256個，整個聞垣路橋隧比例32%李寧主要因素2調(diào)查時間長橋隧構(gòu)造物眾多，每月經(jīng)常性檢查消耗大量時間。曹紅艷主要因素3無法抵達病害在橋隧經(jīng)常性檢查過程中，人員無法到達病害位置，需要借助輔助設(shè)備進行調(diào)查。溫江主要因素4無法長期觀測橋梁病害在橋梁病害調(diào)查中，無法對所有病害實現(xiàn)長期觀測。許申煒主要因素5人為因素影響?zhàn)B護人員技術(shù)水平有差距，調(diào)查效果參差不齊。任偉杰次要因素制表人：趙顯慧日期：2016年4月15日(3)聞垣高速所轄5個收費站、2個服務(wù)區(qū)并有隧道管理站、運營中心等基層單位，長期以來基礎(chǔ)資料收集工作缺乏整

7、體圖片資料。(4)聞垣高速所屬山區(qū)路段，小氣候嚴重，雨、雪、霧天頻繁發(fā)生，無法切實有效的進行極端天氣數(shù)據(jù)采集。2011-01-01至lj2016-04-01,垣曲共出現(xiàn)：多云850天，晴620天，雨402天,雪78天，霧59天，特殊天氣達27%制圖：賀曉日期：2016年4月15日(5)在進行資料片拍攝過程中需要外雇無人機進行拍攝，單價為800/小時，拍攝一部視頻資料片需要支付無人機費用達2200元；3、確定課題由于無人機進行養(yǎng)護管理屬創(chuàng)新項目，如何保障使用無人機參與養(yǎng)護管理的各項工作皆是難點，因此我們決定對無人機參與日常養(yǎng)護管理進行全方位探索，選定課題為：開發(fā)無人機進行高速公路養(yǎng)護巡檢作業(yè)四、

8、設(shè)定目標1、目標：成功采用無人機進行高速公路養(yǎng)護管理2、目標值：QC課題目標明細表表5廳P目標值目標內(nèi)容實施人備注1無人機參與上邊坡路況調(diào)查解決上邊坡路況調(diào)查過程中的工作量大、危險系數(shù)高、調(diào)查任務(wù)重、調(diào)查范圍局限等直觀問題李寧2無人機參與橋隧構(gòu)造物經(jīng)常性檢查工作降低橋隧構(gòu)造物經(jīng)常性檢查過程中工作量大、調(diào)查時間長。使人員可以通過無人機近距離觀測病害、對病害進行長期觀測曹紅艷3基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集對各收費站、服務(wù)區(qū)、特大橋、互通進行高空拍攝留存圖片基礎(chǔ)數(shù)據(jù)許申煒4特殊天氣數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)特殊天氣實況直播，圖片實時報送侯振興5資料片拍攝無人機參與建管處資料片拍攝工作陳陽制表人：陳陽日期：2016年4月15日3、

9、目標可行性分析：QC課題活動實施明細表表6活動階段2016第一季度2016第二季度2016第四季度2017第一季度456789101112123選擇課題計劃實施制定目標計劃1實施提出方案計劃P實施確定方案計劃實施制定對策計劃實施計劃.計劃二C效果檢查實施計劃鞏固措施實施計劃A方案總結(jié)實施計劃方案推廣實施制表人：陳陽日期：2017年4月17日五、活動實施1、實施流程圖參與上邊坡路況調(diào)查制圖：陳陽日期：2016年5月7日2、活動開展（一）無人機購買經(jīng)過市場調(diào)查QC小組首先購買了大瑞牌PHANTOM3Standard,活動開展需要后續(xù)購買INSPURE1RAVB拍器。PHANTOM3Standard

10、無人機表7PHANTOM3STANDARDPHANTOM無人機簡單操控，通過APP一鍵起飛及降落最大飛行時間約23分鐘，最大可控距離約3公里產(chǎn)品介紹搭載1200萬像素高清影像實時回傳系統(tǒng)，所見即所得室內(nèi)室外精準定位一鍵返航，電池電壓檢測及失控安全保護外形小巧，重量1216g便于攜帶出行售價3999元關(guān)鍵詞操控簡單、一鍵起飛降落、外形小巧“悟”INSPIRE1無人機表8“悟”INSPIRE1無人機配備了DJI最新4K相機技術(shù)，以及與4K超高清視頻匹配的高性能增穩(wěn)云臺。其視頻傳輸距離可達2公里DJI最新的視覺定位系統(tǒng)，采用特別定制的相機以及超聲波技術(shù)，即使是在室內(nèi)無GPS信號的情況下也能實現(xiàn)定高定

11、位懸停。產(chǎn)品介紹標配大容量智能電池，內(nèi)置智能電池管理系統(tǒng)，為電池提供更好的保護?？梢暬w行地圖和雷達設(shè)計，飛行數(shù)據(jù)一目了然飛降落更加簡單，起飛后起落架會自動升起，降落時起落架自動放下一鍵智能返航，讓飛行更為輕松。完美呈現(xiàn)飛行狀態(tài)和參數(shù)，包括高度、距離、方向。悟”標配功能強大的遙控器。包括專用拍照和視頻錄制按鈕、云臺俯仰控制撥輪、內(nèi)置高容量可充電電池等，使得飛行控制更為簡單直觀。售價12999元關(guān)鍵詞像素高、相機視角廣闊、無GPSB號飛行（二）無人機進行綠化調(diào)查經(jīng)過一個月的適應(yīng)性訓(xùn)練，2016年5月10日無人機進行了首次調(diào)查飛行，在東鎮(zhèn)北互通調(diào)查綠化苗木缺失情況。QC小組記錄表小組名稱橋隧工區(qū)Q

12、C小組航拍時間2016年5月10日活動名稱東鎮(zhèn)北互逋拍攝演練、互通苗木缺損情況調(diào)查參與成員溫江陳陽李寧許中煒任偉杰曹紅艷今天使用無人機在東鎮(zhèn)北互通進行調(diào)查飛行，對東鎮(zhèn)互通苗木缺損情況進行調(diào)查。階段性總結(jié)通過無人機搭載的高清攝像頭，可以清楚的看到東鎮(zhèn)北互通內(nèi)的苗木缺損情況。對2016年苗木補植工作提供準確數(shù)據(jù)。避免人工步行調(diào)查，大大節(jié)省調(diào)查時間。（三）無人機進行上邊坡路況調(diào)查2016年5月24日至5月28日無人機進行了汛期上邊坡QC小組記錄表路況調(diào)查，調(diào)查發(fā)現(xiàn)所轄路段內(nèi)上邊坡存在淤堵、砌體勾縫脫落等病害。小組名稱橋隧工區(qū)QC小組航拍時間2016年5月28日活動名稱無人機進行汛期上邊坡隱患排查參與

13、成員陳陽馮盛林李寧許中煒飛行記錄2016.5.24-2016.5.28進行上邊坡隱患排查工作，累計飛行時間11小時，拍攝照片1472張，調(diào)查上邊坡191處。飛行圖片展一,。,(Jr11'1-Tw予aFkJ.4.Jf"*11r7s夕為jr,7/y./工mW-片就>aJ階段性總結(jié)通過使用無人機進行上邊坡隱患排查工作，解決了高邊坡調(diào)查過程中人員無法到達現(xiàn)象，擴大了排查回枳，原本需要17人調(diào)查10天的工作量，在4人5天內(nèi)調(diào)查完畢，且調(diào)查數(shù)據(jù)完整，為下，上邊坡病害維修提供有力數(shù)據(jù)支持。表10制表人：賀曉日期：2016年5月28日（四）無人機進行雨后排水系統(tǒng)隱患排查QC小組記錄表2

14、016年6月5日至6月8日聞垣高速普降大雨，為了解下邊坡排水系統(tǒng)運行狀態(tài)，采用無人機進行雨后排水系統(tǒng)調(diào)查工作。小組名稱橋隧工區(qū)QC小組航拍時間2016年6月8日活動名稱無人機進彳了雨后排水系統(tǒng)隱患排查工作參與成員陳陽許中煒曹紅艷任偉杰飛行記錄2016.6.5-2016.6.8進行雨后下邊坡隱患排查工作，累計飛彳T時間7小時，拍攝照片489張，調(diào)查卜邊坡排水47處。飛行圖片f一J.,華.r3立7*，.二咚:飛*-.二二孥7二.-第-一.我"1t-"r-階段性總結(jié)通過使用無人機進行下邊坡雨后隱患排查工作，可以快速的了解雨后排水系統(tǒng)運行狀態(tài)，擴大排查前枳，原本需要15人調(diào)查10天

15、的工作量，在4人4天內(nèi)調(diào)查完畢，為下，排水系統(tǒng)維修提供數(shù)據(jù)支持表11制表人：陳陽日期：2016年6月8日（五）無人機進行橋梁經(jīng)常性檢查2016年7月12日采用無人機進行橋梁經(jīng)常性檢查工作,PHANTOM無人機在橋下飛行時因接收不到GPS信號由現(xiàn)懸停異常，無法進行橋下拍照作業(yè)，經(jīng)過市場調(diào)查“悟”INSPIRE1無人機可以實現(xiàn)無GPS懸停飛行，新采購“悟1”無人機于7月30日到貨，經(jīng)實際操作，“悟1”無人機可以在橋下進行拍照作業(yè)。QC小組記錄表表12小組名稱橋隧工區(qū)QC小組航拍時間2016年8月11日活動名稱無人機進行橋梁經(jīng)常性檢查參與成員孫鵬旭陳陽李寧任偉杰侯振興許中煒飛行記錄2016.8.7-

16、8.11采用“悟1”無人機進行橋梁經(jīng)常性檢查工作，累計飛行時間10.5小時，拍攝照片774張，調(diào)查主線橋梁52座。飛行圖片一一一.一.二/',11,_1:,階段性總結(jié)利用無人機對橋梁進行經(jīng)查性檢查工作，可以近跑離觀察橋梁病害，解決經(jīng)常性檢查工作時無輔助設(shè)備弊端，短短5日就將全線橋梁調(diào)查完畢，為建立橋梁病害庫提供圖片資料。制表人：陳陽日期：2016年8月12日（六）無人機參加攝影展2016年6月7日建管處組織職工攝影展，QC小組利用QC小組記錄表無人機對允河特大橋進行拍攝，太陽斜射橋面呈金黃色寓意聞垣高速是垣曲經(jīng)濟騰飛的“黃金大道”。小組名稱橋隧工區(qū)QC小組航拍時間2016年6月7日活動

17、名稱無人機參加攝影展參與成員溫江孫鵬旭陳陽任偉杰飛行記錄2016.5.21利用無人機對允河特大橋進行拍攝，雨后大橋呈現(xiàn)黃金色，寓意聞川高速是垣曲經(jīng)濟騰飛的“黃金大道”。飛行圖片r階段性總結(jié)無人機拍攝像素高，云臺運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，色彩協(xié)調(diào)，是宣傳報道的有力武器。表13制表人：陳陽日期：2016年6月8日（七）無人機進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集QC小組記錄表2016年8月14日QC小組利用無人機對聞垣高速全段所有特大橋、互通、收費站、服務(wù)區(qū)進行高空拍攝，留存基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖片資料。小組名稱橋隧工區(qū)QC小組航拍時間2016年8月14日活動名稱無人機進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集0Fjt/吊陳陽李寧許中煒曹紅艷飛行記錄2016.8.14利用

18、無人機對全線特大橋、互通、收費站、服務(wù)區(qū)進行高空拍攝，留存基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖片資料。?.»陽fEJ10M帛*ZP1!?E%二”:L.耳4MS門步片:就如yj£7；戶一入"1'd飛L11.Ff1-*fK二SJi飛行圖片眺一士.'r吧T二I3CTl11igL廉：鼻*1二匚哈皤,二-diAJ。J.莖.上J|MHB*r一AjEf=j.*-1*-EilB.一,r于->-k="-"w-r.-v*,8,-卜弋階段性總結(jié)在此次飛行任務(wù)中飛行器最而飛達圖片分辨率高、色彩逼真。650m高空，拍攝表14制表人：陳陽日期：2016年8月14日（八）無人機

19、參與建管處資料片拍攝2016年8月21日QC小組利用無人機對聞垣高速主線全QC小組記錄表段進行錄像拍攝，為建管處資料片拍攝提供影視資料小組名稱橋隧工區(qū)QC小組航拍時間2016年8月21日活動名稱無人機進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集參與成員陳陽王堅許中煒曹紅艷任偉杰飛行記錄2016.8.21利用無人機對聞ffW速全線進行錄像拍攝飛行圖片.-_一_*一皇：_二nsnsoosUEffiSTTTTTBtli陽-,Tr'*A731,;-階段性總結(jié)無人機所拍攝的視頻資料清晰，可以從高空視角展現(xiàn)聞垣圖速之雄偉。表15制表人：陳陽日期：2016年8月21日（九）無人機進行隧道洞頂檢查2016年9月27日QC小組利用

20、無人機對聞垣高速主線全QC小組記錄表段4座隧道洞頂進行調(diào)查，觀測洞頂邊坡及砌體防護穩(wěn)定性。小組名稱橋隧工區(qū)QC小組航拍時間2016年9月27日活動名稱無人機進行隧道司頂檢查參與成員陳陽溫江許中煒曹紅艷任偉杰飛行記錄2016.9.27利用無人機對聞垣排查，觀測洞頂邊坡及砌體防護程高速4座隧道洞頂進行1定性。飛行圖片va,步科二三'A。.一.4*?I<L-£階段性總結(jié)經(jīng)觀測聞垣高速隧道頂結(jié)構(gòu)穩(wěn).定，排水暢通。表16制表人：趙顯慧日期：2016年9月27日（十）無人機對特殊天氣情況實時報送2016年12月25日聞垣高速境內(nèi)遭遇雨雪天氣，道路封閉，各收費站車輛滯留嚴重，養(yǎng)護人員

21、在路上進行除雪作業(yè)，QC小組利用無人機實時傳圖功能在微博上進行實況轉(zhuǎn)播。小組記錄表QC表17制表人：陳陽日期：2016年12月26日六、效果檢查（一）目標值實現(xiàn)情況橋隧工區(qū)QC小組開發(fā)無人機進行高速公路養(yǎng)護管理工作以來，利用無人機對上邊坡路況調(diào)查、雨后安全隱患排查、綠化缺失情況調(diào)查、橋隧構(gòu)造物經(jīng)常性檢查、工程驗收、路況基礎(chǔ)資料采集、道路視頻拍攝、特殊天氣實況轉(zhuǎn)播、隧道洞頂觀測等13項工作。且使用效果卓越。無人機參與高速養(yǎng)護管理工作開發(fā)成功，達到了預(yù)期目標。（二）效益分析1、經(jīng)濟效益分析1、以往在日常養(yǎng)護管理過程中調(diào)查、驗收工作中需要耗費大量人力、時間，自從使用無人機在上邊坡調(diào)查、橋隧構(gòu)造物經(jīng)常

22、性檢查、雨后隱患排查、綠化缺損調(diào)查、小修工程驗收等項目中每年可節(jié)省費用29400元。2、外雇無人機進行拍攝工作所需800/小時，而拍攝一部資料片所需外雇無人機費用為2400/次，自從使用無人機參與養(yǎng)護管理工作以來為不需要再外雇無人機進行視頻拍攝工作，每年可節(jié)約費用14800余元。3、無人機技術(shù)不光在養(yǎng)護調(diào)查、資料片拍攝、數(shù)據(jù)采集工作中節(jié)省大量費用，而且在養(yǎng)護病害庫建立、一橋一檔資料完善、業(yè)務(wù)宣傳報道等方面取得很大成效。節(jié)省費用明細如下：廳P項目名稱項目明細實施數(shù)量（次）單次節(jié)省費用（元）節(jié)省金額（元）備注1無人機拍攝資料片拍攝224004800外雇設(shè)備費基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)采集112001200外雇設(shè)備費特殊天氣實時報送58004000外雇設(shè)備費路段視頻拍攝1480048002無人機調(diào)查上邊坡調(diào)查420009000人工+車輛燃油橋隧構(gòu)造物經(jīng)常性檢查12100012000人工+車輛燃油雨后隱患排查78005600人工+車輛燃油綠化苗木缺損調(diào)查214002800人工+車輛燃油合計44200制表人：陳陽日期：2017年3月10日QC課題節(jié)省費用明