滬蘇浙皖-長大橋梁無人機巡檢作業(yè)技術規(guī)程

Q/LB.□XXXXX-XXXX目次TOC\o"1-1"\h\t"標準文件_一級條標題,2,標準文件_二級條標題,3,標準文件_附錄一級條標題,2,標準文件_附錄二級條標題,3,"前言 II1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14基本要求 14.1環(huán)境 24.2人員 24.3設備設施 24.4無人機設備維護保養(yǎng) 24.5無人機電池維護保養(yǎng) 34.6云臺相機維護保養(yǎng) 34.7人員安全 34.8設備安全 35工作流程 36飛行準備 46.1巡檢方案制定 46.2準備工作 47飛行作業(yè) 47.1飛行要求 47.2設備故障處置 47.3突發(fā)事件處置 48數(shù)據(jù)采集 59數(shù)據(jù)處理 59.1一般要求 59.2數(shù)據(jù)類型 59.3數(shù)據(jù)處理方法 69.4巡檢成果 6附錄A（資料性）橋梁結構部位巡檢路線制定 7附錄B（資料性）像素標定方法 8附錄C（資料性）橋梁結構巡檢內(nèi)容及要求 9附錄D（資料性）病害智能識別 11前言本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由安徽省交通運輸廳、上海市交通委員會、江蘇省交通運輸廳、浙江省交通運輸廳提出并歸口。本文件起草單位：安徽省交通控股集團有限公司、上海市城建城市運營（集團）有限公司、江蘇高速公路工程養(yǎng)護技術有限公司、浙江省交通運輸科學研究院、中鐵橋研科技有限公司、安徽圭目機器人有限公司、上海市交通發(fā)展研究中心、上海玄風航空科技有限公司、華設設計集團股份有限公司、蘇交科集團股份有限公司、浙江滬杭甬高速公路股份有限公司、浙江交工高等級公路養(yǎng)護公司。本文件主要起草人：熊亮、張立奎、鮑傳富、李阿坦、連俊峰、吳巨峰、李潔、代樹杰、王衛(wèi)彬、桂仲成、曹威、楊洋、阮小麗、張旭、滕麗、沈剛、田浩、江禹、鐘新然、張復憲、曹征、周敏、徐一超、徐祖恩、吳中鑫、蘇東華、陸海珠、胡皓、董曉兵、肖唐杰、劉威、秦松、陳宇飛、張宇峰、史慧彬、徐春林、操莉、縱焱、劉剛、彭輝、黃蓉、黃成真、承宇、金晨、葉品。長大橋梁無人機巡檢作業(yè)技術規(guī)程范圍本文件規(guī)定了長大橋梁無人機巡檢作業(yè)技術的基本要求、工作流程、飛行準備、飛行作業(yè)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。本文件適用于長大橋梁使用無人機巡檢作業(yè)。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。CJJ99城市橋梁養(yǎng)護技術標準JTG5120公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范JTGH10公路養(yǎng)護技術規(guī)范JTG/T5214在用公路橋梁現(xiàn)場檢測技術規(guī)程JTG/TH21公路橋梁技術狀況評定標準術語和定義下列術語和定義適用于本文件。

長大橋梁Longspanbridge總長大于1000m或單孔跨徑大于150m的橋梁。

自動巡檢Automaticpatrol由飛行控制系統(tǒng)控制無人機并開展橋梁自主巡檢作業(yè)。

手動巡檢Manualpatrol由操作人員人工控制無人機開展橋梁巡檢作業(yè)。

粗飛方法Coarseflyingmethod使用大視場對橋梁結構表面開展粗略普查的巡檢作業(yè)方法。

精飛方法Precisionflyingmethod使用小視場對橋梁結構表面開展精細化檢測的巡檢作業(yè)方法?；疽蟓h(huán)境無人機應在視距內(nèi)飛行且無遮擋。巡檢線路沿線左右兩側1km范圍內(nèi)應無爆破、射擊、打靶、飛行物、煙霧、火焰、無線電干擾等影響飛行安全的因素，并制定特殊情況下停飛、避讓等應對措施。起飛、降落點應選取平坦的地方，選取面積應≥2m×2m。作業(yè)相對濕度應≤95%RH。現(xiàn)場瞬時風速應≤7m/s。作業(yè)環(huán)境云下能見度應≥3km。作業(yè)環(huán)境溫度應滿足[-20℃，50℃]。人員數(shù)據(jù)采集作業(yè)應配備操作人員、飛行輔助人員等。操作人員應具備無人機系統(tǒng)的運行維護、突發(fā)情況處置及使用無人機進行橋梁檢測的業(yè)務能力，并通過相應機型的操作培訓，取得相應資質(zhì)。飛行輔助人員應具備協(xié)助操作人員維護無人機系統(tǒng)運行、處置突發(fā)情況及使用無人機進行橋梁檢測的業(yè)務能力，并基本掌握無人機相關操作。設備設施宜選擇多旋翼無人機進行巡檢作業(yè)。無人機應滿足以下要求：無人機續(xù)航時間≥30min，標配載荷≥2.5kg；無人機具備上、下、左、右、前、后六向全方位避障功能，避障距離≥2m；搭載定焦相機、變焦相機、照明設備；支持云臺上置和云臺下置；與地面站間圖像傳輸距離應≥1km。應支持通過地面站控制相機執(zhí)行拍照、錄像指令、變焦相機變焦倍數(shù)及進行航線規(guī)劃和任務規(guī)劃。云臺相機應滿足以下要求：控制云臺具備三軸自動穩(wěn)定功能，控制精度滿足[-0.05°，0.05°]；單個相機拍攝照片分辨率≥2000萬像素（定焦）或200萬像素（≥10倍變焦），拍攝視頻分辨率≥1080P；相機具備手動觸發(fā)和自動觸發(fā)功能，觸發(fā)功能包括定點、等時間間隔、等距離間隔曝光等；相機存儲空間≥32G。無人機設備維護保養(yǎng)按照設備維護保養(yǎng)通用要求，分為日常檢查保養(yǎng)和定期檢查保養(yǎng)。日常檢查保養(yǎng)應包括但不限于以下內(nèi)容:保持任務載荷設備清潔；保持數(shù)據(jù)存儲空間充足。定期檢查保養(yǎng)應包括但不限于以下內(nèi)容：機身外觀完整無損；機身框架完好無裂紋；橡膠件狀態(tài)良好；緊固件、連接件穩(wěn)定可靠；槳葉外觀完好無損；照明設備外觀完好無破損；照明設備照明功能正常。無人機電池維護保養(yǎng)飛行結束后應及時拔出無人機電池，置于陰涼通風處，待冷卻后裝入密閉保溫的箱體中。對長期不使用的電池，宜將電池電量放電至40%～65%后存放。對長期不使用的電池宜每隔2個月～3個月充放電一次。充電時應將電池和充電設備放置在水泥等周圍無易燃物、可燃物的地面，電池充電時應有人在場看管。充電完畢后應斷開充電器與電池間的連接，經(jīng)常檢查電池外觀等各個部件。云臺相機維護保養(yǎng)云臺連接部分應無松動、變形、破損，轉動部分無卡頓。相機外觀應無破損、變形等。鏡頭應無刮花、破損等。相機應拍照正常，照片清晰度正常。相機應拍視頻正常，視頻清晰度正常。相機應供電充足，與機體通信可靠。人員安全起飛和降落時，現(xiàn)場所有人員應與無人機始終保持足夠的安全距離，安全距離≥5m，作業(yè)人員不得位于起飛和降落航線下?，F(xiàn)場人員應正確佩戴安全帽和穿戴個人防護用品，正確使用勞動防護用品?，F(xiàn)場作業(yè)人員應穿戴長袖服裝。作業(yè)前12h及作業(yè)過程中不應飲用含酒精飲品。作業(yè)時，操作人員禁止使用手機。除必要的對外聯(lián)系外，現(xiàn)場其他作業(yè)人員不得使用手機。設備安全巡檢作業(yè)時，無人機若需要跨越桿（塔），必須將無人機升高至安全跨越高度，從桿（塔）上方通過后下降進行作業(yè)。嚴禁無人機在變電站（所）、電廠上空穿越。當無人機懸停巡視時，應頂風懸停。若對無人機姿態(tài)進行調(diào)整時，輔助人員應提醒操作人員注意線路周圍的障礙物。操作人員、輔助人員應同時監(jiān)控飛機姿態(tài)，判斷離帶電設備距離及附近的干擾源。無人機水面飛行時宜距離水面≥10m。嚴禁無人機在梁底凈空高度＜5m的橋下巡檢。工作流程無人機巡檢作業(yè)工作流程參見圖1。無人機巡檢作業(yè)工作流程飛行準備巡檢方案制定應根據(jù)不同橋型、待巡檢部位結構特點、地理環(huán)境等制定巡檢方案，包括設備選型、航跡規(guī)劃、巡檢方式、方法選擇、試驗方案、現(xiàn)場安全管理辦法、應急預案等。準備工作應檢查確認無人機各項數(shù)據(jù)及功能正常，包括:無人機及遙控器電量、衛(wèi)星數(shù)目、圖傳及拍照測試、指南針校對等。應檢查確認相機內(nèi)插入內(nèi)存卡，且內(nèi)存宜≥32G。光線較暗時，可在待巡檢結構周圍3m范圍內(nèi)安裝照明設備，保證待巡檢結構各個面光照亮度均勻。應提前了解待巡檢結構部位所在區(qū)域的禁飛情況，在禁飛區(qū)域進行巡檢作業(yè)，應按規(guī)定提前申請，獲得批準后才能作業(yè)。應檢查確認遙控器操作手方式，避免因遙控器操作手方式差異引發(fā)事故。應將無人機設置為與遙控器之間通信異常情況下，無人機失控自動返航。宜在待巡檢結構周圍3m范圍內(nèi)，控制無人機飛行，相對無人機起飛地點飛行高度≥2m，試飛時間≥2min。飛行作業(yè)飛行要求無人機與橋梁待檢測部位的距離宜≥3m。無人機靠近橋梁待檢測部位時，提升及平移速度宜≤0.5m/s。設備故障處置遇設備電量不足、設備無信號等情況，應立即點擊一鍵返航，與無人機設備進行連接。遇無人機通信鏈路長時間中斷，且預定時間內(nèi)未返航，應根據(jù)無人機失去聯(lián)系前的地理坐標和機載追蹤器發(fā)送的報文信息進行搜尋。遇設備出現(xiàn)報警故障無法恢復，應立即停止巡檢作業(yè)，操作無人機返航。遇設備信號丟失，應采用姿態(tài)模式，控制無人機就近降落。遇無人機失去機械動力，應控制無人機就近降落。遇無人機墜落，應立即上報并妥善處置，避免發(fā)生次生事故。突發(fā)事件處置遇天氣突變，不再滿足飛行條件，應立即停止作業(yè)，操作無人機返航或就近降落。遇操作人員身體不適，應由輔助人員協(xié)助操作人員操作無人機返航或就近降落。遇航空主管部門發(fā)布空域管制要求，應立即停止作業(yè)，待管制結束，重新申請。數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集應包括圖像采集與信號傳輸，信號傳輸包括圖像傳輸和數(shù)據(jù)傳輸。接收衛(wèi)星信號數(shù)量≤8組，宜增設移動信號基站，進行無人機輔助定位。數(shù)據(jù)采集方式可分為無人機自動巡檢采集和無人機手動巡檢采集，具體情況如下：接收衛(wèi)星信號數(shù)量＞8組，宜采用自動巡檢；接收衛(wèi)星信號數(shù)量≤8組，宜采用手動巡檢；采用自動巡檢方式時應在地面站控制系統(tǒng)中規(guī)劃巡檢任務及路線，保證無人機起飛后按照巡檢任務規(guī)劃及路線自動巡檢。應根據(jù)不同巡檢需求，分別采用粗飛和精飛兩種方法采集橋梁病害數(shù)據(jù)，具體情況如下：粗飛方法適用于橋梁巡檢部位表觀三維模型建立、明顯病害以及病害集中區(qū)域發(fā)現(xiàn)。航向重疊率和旁向重疊率均宜不低于50%，可根據(jù)巡檢現(xiàn)場實際情況，適當提高重疊率。橋梁結構部位巡檢路線制定可參見附錄A；精飛方法適用于病害精細化檢測。其圖像像素點分辨率宜不低于0.1mm/pixel。像素標定法可參見附錄B；定期檢查、特殊檢查宜采用精飛方法采集橋梁病害數(shù)據(jù)，日常巡查、經(jīng)常檢查宜采用粗飛方法采集橋梁病害數(shù)據(jù)。無人機巡檢內(nèi)容應包括水面或地面以上橋梁上部結構、橋面系、橋梁下部結構和附屬設施，具體要求如下：橋梁結構巡檢內(nèi)容及要求可參見附錄C，應符合CJJ99、JTG5120、JTGH10、JTG/T5214、JTG/TH21相關規(guī)定；無人機巡檢對象為水面、地面以上的橋梁結構部位，無人機搭載相機采集病害數(shù)據(jù)宜滿足以下條件：無人機需要垂直向上拍攝圖片，采集橋梁結構表面病害時，搭載上置攝像頭；無人機需要垂直側面拍攝圖片，采集橋梁機構表面病害時，搭載上置或下置攝像頭；無人機需要垂直向下拍攝圖片，采集橋梁結構表面病害時，搭載下置攝像頭。原始數(shù)據(jù)及處理數(shù)據(jù)應加密保存在數(shù)據(jù)庫中，并進行備份。圖像存儲文件應按照橋梁名稱+部位+（處理數(shù)據(jù)名稱）+年月日時間（XXXX-XX-XXXX:XX:XX）作為命名，巡檢數(shù)據(jù)存儲年限不低于6年，并指定專門的數(shù)據(jù)保管責任人。數(shù)據(jù)處理一般要求數(shù)據(jù)處理方法應包含病害智能識別和人工干預修正。病害智能識別包括病害類型智能識別、病害參數(shù)智能識別。數(shù)據(jù)類型圖片數(shù)據(jù)格式宜為jpg，包含位置、大小、時間等屬性信息。視頻數(shù)據(jù)格式宜為MP4，應先進行取樣處理，得到病害圖片，病害圖片應滿足8.4.2要求。數(shù)據(jù)處理方法病害智能識別內(nèi)容應包括病害類型以及位置、數(shù)量、尺寸等病害參數(shù)，可參見附錄D。應采用人工干預方法對病害智能識別中的漏檢、誤檢結果進行修正。巡檢成果9.4.1巡檢報告內(nèi)容如下：工程概況；檢測目的；檢測依據(jù)；檢測內(nèi)容與方法：包括所檢查的內(nèi)容、范圍及無人機檢測方案（硬件設備型號、巡檢路線規(guī)劃、數(shù)據(jù)處理方法等）；構件編號及病害描述規(guī)則：對應構件、病害位置描述的編號規(guī)則；橋梁病害檢查結果；結論及建議。9.4.2影像資料內(nèi)容如下：——操作人員、飛行輔助人員現(xiàn)場操作無人機采集數(shù)據(jù)的工作照；——外業(yè)采集的有效原始病害圖片、視頻等；——病害智能識別結果圖、圖像三維重建模型以及與BIM模型融合三維可視化直觀展示病害效果圖等。

（資料性）

橋梁結構部位巡檢路線制定梁底巡檢路線制定梁底巡檢采用之字形回形路線，航向重疊度和旁向重疊度應≥50%，如下圖所示。梁底巡檢路線制定墩柱巡檢路線制定墩柱巡檢路線采用之字形回形路線，航向重疊度和旁向重疊度應≥50%，如下圖所示。墩柱巡檢路線制定橋梁其他結構部位巡檢路線可參照梁底和墩柱巡檢路線制定。

（資料性）

像素標定方法標準結構物像素標定法標準結構物標定法，即根據(jù)圖片中標準結構物的物理長、寬大小，圖片中標準結構物長、寬所占像素個數(shù)，得到單個像素代表的實際物理尺寸大小，如下公式（B.1）所示。 δ=Mm (B.seqfulu_equation_1334286008422475171)式中：δ——像素標定值，mm;M——標準結構物物理長度尺寸，mm；m——標準結構物長度方向所占像素個數(shù)。相機內(nèi)外參數(shù)像素標定法根據(jù)相機的內(nèi)外參數(shù)，計算單個像素代表的實際物理尺寸，如公式（B.2）所示。 δ=ε??f (B.seqfulu_equation_1334286008422475172)式中：ε——相機傳感器尺寸（寬）/圖片像素（寬），mm/pixel；?——是物距，mm；f——是焦距，mm。

（資料性）

橋梁結構巡檢內(nèi)容及要求橋梁部分上部結構巡檢內(nèi)容及要求見表C.1。橋梁部分上部結構巡檢內(nèi)容及要求巡檢結構內(nèi)容方式方法病害檢測信息塔柱裂縫自動/手動精飛數(shù)量、類型、位置、走勢、長、寬剝落、掉漆、銹蝕數(shù)量、類型、位置、面積裂縫、剝落、掉漆、銹蝕粗飛類型、位置斜拉索、吊索護套破損、脫落自動/手動精飛數(shù)量、類型、位置、面積粗飛類型、位置主拱圈裂縫手動精飛數(shù)量、類型、位置、走勢、長、寬剝落、掉漆、銹蝕數(shù)量、類型、位置、面積裂縫、剝落、掉漆、銹蝕粗飛類型、位置主纜主纜防護損壞自動/手動精飛數(shù)量、類型、位置、面積粗飛病害類型、位置主梁裂縫手動精飛數(shù)量、類型、位置、走勢、長、寬蜂窩、麻面、剝落、露筋、空洞、孔洞、銹蝕數(shù)量、類型、位置、面積裂縫、蜂窩、麻面、剝落、露筋、空洞、孔洞、銹蝕粗飛類型、位置支座開裂手動精飛數(shù)量、類型、位置、走勢、長、寬銹蝕數(shù)量、類型、位置、面積開裂、銹蝕粗飛類型、位置部分橋面系巡檢內(nèi)容及要求見表C.2。部分橋面系巡檢內(nèi)容及要求巡檢結構內(nèi)容方式方法病害檢測信息橋面鋪裝裂縫自動/手動精飛數(shù)量、類型、位置、走勢、長、寬破損、坑洞、凹凸不平數(shù)量、類型、位置、面積裂縫、破損、坑洞、凹凸不平粗飛類型、位置伸縮縫錯臺、堵塞、滲水、破損自動/手動精飛數(shù)量、類型、位置、面積粗飛類型、位置橋梁部分下部結構巡檢內(nèi)容及要求見表C.3。橋梁部分下部結構巡檢內(nèi)容及要求巡檢結構內(nèi)容方式方法病害檢測信息橋墩裂縫手動精飛數(shù)量、類型、位置、走勢、長、寬蜂窩、麻面、剝落、露筋、空洞、孔洞、鋼筋銹蝕數(shù)量、類型、位置、面積裂縫、蜂窩、麻面、剝落、露筋、空洞、孔洞、鋼筋銹蝕粗飛類型、位置橋臺裂縫手動精飛數(shù)量、類型、位置、走勢、長、寬蜂窩、麻面、剝落、露筋、空洞、孔洞、鋼筋銹蝕數(shù)量、類型、位置、面積裂縫、蜂窩、麻面、剝落、露筋、空洞、孔洞、鋼筋銹蝕粗飛類型、位置錨室裂縫手動精飛數(shù)量、類型、位置、走勢、長、寬剝落、露筋、銹蝕、空洞數(shù)量、類型、位置、面積裂縫、剝落、露筋、銹蝕、空洞粗飛類型、位置部分附屬設施巡檢內(nèi)容及要求見表C.4。部分附屬設施巡檢內(nèi)容及要求巡檢結構內(nèi)容方式方法病害檢測信息欄桿、護欄缺失、破損自動/手動精飛數(shù)量、類型、位置、面積粗飛類型、位置照明、標志脫落、缺失、銹蝕、損壞自動/手動精飛數(shù)量、類型、位置、面積粗飛類型、位置防排水系統(tǒng)破損、缺件、管體脫落、漏水手動精飛數(shù)量、類型、位置、面積粗飛類型、位置

（資料性）

病害智能識別病害類型智能識別D.1.1病害類型智能識別應包括人工智能算法模型選擇、橋梁病害數(shù)據(jù)集收集、數(shù)據(jù)集制作、模型訓練、模型測試和模型應用。D.1.2宜根據(jù)目標大小、模型大小、檢測速度等不同需求場景選擇人工智能算法模型，然后采集橋梁病害數(shù)據(jù)，制作數(shù)據(jù)集，進行模型訓練、測試，若模型測試平均精度MAP≥0.5，可認為該模型有效，否則，重新選擇模型，得到病害類型智能識別模型，輸入無人機采集待識別病害圖像，輸出病害檢測結果圖像及病害檢測位置信息等，流程可參見圖D.1。圖D.1病害類型智能識別流程D.1.3橋梁病害數(shù)據(jù)集應為基于無人機巡檢采集的真實數(shù)據(jù)。D.1.4數(shù)據(jù)集中每種類型病害照片數(shù)量宜不少于300張，正樣本數(shù)量不少于負樣本數(shù)量，宜根據(jù)樣本特點及數(shù)據(jù)集大小合理選擇。D.1.5宜通過收集漏檢、誤檢樣本制作新數(shù)據(jù)集的方式，對模型進行迭代優(yōu)化，提高病害檢測準確率。病害參數(shù)智能識別D.2.1病害定量參數(shù)智能分析宜包括病害檢測結果圖像輸入、病害檢測結果灰度化、病害檢測結果二