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小组陈阳二0一七年三月二十日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、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QOJ、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

2、月5日活动时间16.4.14-17.3.9小组人数12登记注册号WYGSQC-01合理化建议8课题类型创新型QC小组简介：闻恒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

3、速公路养护巡检作业小组人员分工表表2厅P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养什T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许中炜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维修队长技术贝安全员现场安全12任伟杰23养护员技术贝安全员现场安

4、全三、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厅P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；挖方图于20m存在23处。李宁主要因素2危险系数高路段内72%i坡高度大于8m；攀爬所使用的安全设备繁琐，地质复杂

5、，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厅P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21

6、66m,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

7、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。2011-01-01至lj2016-04-01,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：开发无人机进行高速公路养护巡检作业四、

8、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厅P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、

9、目标可行性分析：QC课题活动实施明细表表6活动阶段2016第一季度2016第二季度2016第四季度2017第一季度456789101112123选择课题计划实施制定目标计划1实施提出方案计划P实施确定方案计划实施制定对策计划实施计划.计划二C效果检查实施计划巩固措施实施计划A方案总结实施计划方案推广实施制表人：陈阳日期：2017年4月17日五、活动实施1、实施流程图参与上边坡路况调查制图：陈阳日期：2016年5月7日2、活动开展（一）无人机购买经过市场调查QC小组首先购买了大瑞牌PHANTOM3Standard,活动开展需要后续购买INSPURE1RAVB拍器。PHANTOM3Standard

10、无人机表7PHANTOM3STANDARDPHANTOM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公里产品介绍搭载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“悟”INSPIRE1无人机表8“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

11、位悬停。产品介绍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GPSB号飞行（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小组记录表小组名称桥隧工区Q

12、C小组航拍时间2016年5月10日活动名称东镇北互逋拍摄演练、互通苗木缺损情况调查参与成员温江陈阳李宁许中炜任伟杰曹红艳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。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。（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QC小组记录表路况调查，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。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

13、成员陈阳冯盛林李宁许中炜飞行记录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。飞行图片展一,。,(Jr11'1-Tw予aFkJ.4.Jf"*11r7s夕为jr,7/y./工mW-片就>aJ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，扩大了排查回枳，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，上边坡病害维修提供有力数据支持。表10制表人：贺晓日期：2016年5月28日（四）无人机进行雨后排水系统隐患排查QC小组记录表2

14、016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。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彳了雨后排水系统隐患排查工作参与成员陈阳许中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，累计飞彳T时间7小时，拍摄照片489张，调查卜边坡排水47处。飞行图片f一J.,华.r3立7*，.二咚:飞*-.二二孥7二.-第-一.我"1t-"r-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，扩大排查前枳，原本需要15人调查10天

15、的工作量，在4人4天内调查完毕，为下，排水系统维修提供数据支持表11制表人：陈阳日期：2016年6月8日（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,PHANTOM无人机在桥下飞行时因接收不到GPS信号由现悬停异常，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中炜飞行记录2016.8.7-

16、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，拍摄照片774张，调查主线桥梁52座。飞行图片一一一.一.二/',11,_1:,阶段性总结利用无人机对桥梁进行经查性检查工作，可以近跑离观察桥梁病害，解决经常性检查工作时无辅助设备弊端，短短5日就将全线桥梁调查完毕，为建立桥梁病害库提供图片资料。制表人：陈阳日期：2016年8月12日（六）无人机参加摄影展2016年6月7日建管处组织职工摄影展，QC小组利用QC小组记录表无人机对允河特大桥进行拍摄，太阳斜射桥面呈金黄色寓意闻垣高速是垣曲经济腾飞的“黄金大道”。小组名称桥隧工区QC小组航拍时间2016年6月7日活动

17、名称无人机参加摄影展参与成员温江孙鹏旭陈阳任伟杰飞行记录2016.5.21利用无人机对允河特大桥进行拍摄，雨后大桥呈现黄金色，寓意闻川高速是垣曲经济腾飞的“黄金大道”。飞行图片r阶段性总结无人机拍摄像素高，云台运转稳定，色彩协调，是宣传报道的有力武器。表13制表人：陈阳日期：2016年6月8日（七）无人机进行基础数据采集QC小组记录表2016年8月14日QC小组利用无人机对闻垣高速全段所有特大桥、互通、收费站、服务区进行高空拍摄，留存基础数据图片资料。小组名称桥隧工区QC小组航拍时间2016年8月14日活动名称无人机进行基础数据采集0Fjt/吊陈阳李宁许中炜曹红艳飞行记录2016.8.14利用

18、无人机对全线特大桥、互通、收费站、服务区进行高空拍摄，留存基础数据图片资料。?.»阳fEJ10M帛*ZP1!?E%二”:L.耳4MS门步片:就如yj£7；户一入"1'd飞L11.Ff1-*fK二SJi飞行图片眺一士.'r吧T二I3CTl11igL廉：鼻*1二匚哈皤,二-diAJ。J.茎.上J|MHB*r一AjEf=j.*-1*-EilB.一,r于->-k="-"w-r.-v*,8,-卜弋阶段性总结在此次飞行任务中飞行器最而飞达图片分辨率高、色彩逼真。650m高空，拍摄表14制表人：陈阳日期：2016年8月14日（八）无人机

19、参与建管处资料片拍摄2016年8月21日QC小组利用无人机对闻垣高速主线全QC小组记录表段进行录像拍摄，为建管处资料片拍摄提供影视资料小组名称桥隧工区QC小组航拍时间2016年8月21日活动名称无人机进行基础数据采集参与成员陈阳王坚许中炜曹红艳任伟杰飞行记录2016.8.21利用无人机对闻ffW速全线进行录像拍摄飞行图片.-_一_*一皇：_二nsnsoosUEffiSTTTTTBtli阳-,Tr'*A731,;-阶段性总结无人机所拍摄的视频资料清晰，可以从高空视角展现闻垣图速之雄伟。表15制表人：陈阳日期：2016年8月21日（九）无人机进行隧道洞顶检查2016年9月27日QC小组利用

20、无人机对闻垣高速主线全QC小组记录表段4座隧道洞顶进行调查，观测洞顶边坡及砌体防护稳定性。小组名称桥隧工区QC小组航拍时间2016年9月27日活动名称无人机进行隧道司顶检查参与成员陈阳温江许中炜曹红艳任伟杰飞行记录2016.9.27利用无人机对闻垣排查，观测洞顶边坡及砌体防护程高速4座隧道洞顶进行1定性。飞行图片va,步科二三'A。.一.4*?I<L-£阶段性总结经观测闻垣高速隧道顶结构稳.定，排水畅通。表16制表人：赵显慧日期：2016年9月27日（十）无人机对特殊天气情况实时报送2016年12月25日闻垣高速境内遭遇雨雪天气，道路封闭，各收费站车辆滞留严重，养护人员

21、在路上进行除雪作业，QC小组利用无人机实时传图功能在微博上进行实况转播。小组记录表QC表17制表人：陈阳日期：2016年12月26日六、效果检查（一）目标值实现情况桥隧工区QC小组开发无人机进行高速公路养护管理工作以来，利用无人机对上边坡路况调查、雨后安全隐患排查、绿化缺失情况调查、桥隧构造物经常性检查、工程验收、路况基础资料采集、道路视频拍摄、特殊天气实况转播、隧道洞顶观测等13项工作。且使用效果卓越。无人机参与高速养护管理工作开发成功，达到了预期目标。（二）效益分析1、经济效益分析1、以往在日常养护管理过程中调查、验收工作中需要耗费大量人力、时间，自从使用无人机在上边坡调查、桥隧构造物经常

22、性检查、雨后隐患排查、绿化缺损调查、小修工程验收等项目中每年可节省费用29400元。2、外雇无人机进行拍摄工作所需800/小时，而拍摄一部资料片所需外雇无人机费用为2400/次，自从使用无人机参与养护管理工作以来为不需要再外雇无人机进行视频拍摄工作，每年可节约费用14800余元。3、无人机技术不光在养护调查、资料片拍摄、数据采集工作中节省大量费用，而且在养护病害库建立、一桥一档资料完善、业务宣传报道等方面取得很大成效。节省费用明细如下：厅P项目名称项目明细实施数量（次）单次节省费用（元）节省金额（元）备注1无人机拍摄资料片拍摄224004800外雇设备费基础资料数据采集112001200外雇设备费特殊天气实时报送58004000外雇设备费路段视频拍摄1480048002无人机调查上边坡调查420009000人工+车辆燃油桥隧构造物经常性检查12100012000人工+车辆燃油雨后隐患排查78005600人工+车辆燃油绿化苗木缺损调查214002800人工+车辆燃油合计44200制表人：陈阳日期：2017年3月10日QC课题节省费用明