Применение квадрокоптеров для обследования мостов
Существующие методы обследования мостов предполагают применение специального оборудования для доступа к исследуемым местам, характерным для конкретного объекта, а также дополнительных инструментов.
В современных условиях квадрокоптер (рис. 1) — это тот инструмент, при грамотном использовании которого возрастает эффективность и качество обследования мостов и путепроводов, сокращаются необходимые на это время и затраты, повышается безопасность персонала и улучшается сохранность оборудования. А на выходе — более высокая достоверность результирующих документов.
Как показывает зарубежный опыт в этой области, применение квадрокоптеров экономически более выгодно для получения отдельных высококачественных данных визуального осмотра, а также служит удачным дополнением к стандартным методам и оборудованию. Во многих случаях квадрокоптеры уменьшают или вовсе устраняют необходимость в традиционных ресурсах для достижения поставленных целей. И хотя имеющиеся в настоящее время квадрокоптеры не выполняют обследований, требующих физическо
го контакта, их ценность и перспективность для улучшения этого процесса несомненны.
Квадрокоптеры позволяют, например, визуально изучить элементы моста, для доступа к которым необходимо применять специализированное оборудование, подвергая людей риску. В этих целях на них устанавливают камеры высокого разрешения и другие датчики, которые они легко способны нести для осмотра труднодоступных мест вокруг моста, над и под ним (рис. 2, 3).
Основной полезной нагрузкой квадрокоптера является датчик визуального наблюдения (см. рис. 1), который обеспечивает первоначальные осмотр и оценку состояния моста. Для обнаружения участков бетона с признаками разрушения в дополнение к цифровым фотокамерам устанавливают инфракрасные (ИК), с помощью которых выявляют и просматривают температурные градиенты (рис. 4).
Затем происходит постобработка данных съемки, которая предполагает преобразование собранной информации к виду и содержанию, соответствующим целям обследования. Обычно в состав собираемых информационных продуктов входят фотоизображения, видеоролики, ортофото, ортомонтажи, 3D-модели и модели поверхности.
Полученные данные учитывают также для подтверждения результатов, полученных традиционными методами осмотра.
На квадрокоптере есть возможность размещения компонентов системы L1DAR для высокоточного измерения расстояний (до 2,5 см), мультиспектральных камер и гиперспектральных сканеров как более совершенных разновидностей визуальных датчиков. Данные, полученные с помощью системы LIDAR, пригодны для построения ЗВ-модели моста.
Квадрокоптер одновременно позволяет с высокой эффективностью исследовать наиболее сложные участки, записывать потоковое видео в текущем моменте и рассматривать его в режиме реального времени в полевых условиях.
После обследовательского пролета квадрокоптера данные можно обрабатывать в нескольких различных форматах, позволяющих дополнить отчетную документацию. Собранные таким образом сведения служат достоверной основой для выявления состояния обследуемого сооружения и планирования будущих обследований.
Однако следует иметь в виду, что квадрокоптеры, обладая явными преимуществами, пока еще не могут полностью заменить человека с контактными датчиками или другими средствами обследования для практических проверок критических разрушений. Квадрокоптеры не меняют процесс обследования радикально. Их применение в качестве инструмента, скорее, упрощает и непосредственно улучшает, а в некоторых случаях просто ускоряет этот процесс. Получаемое изображение адекватно по разрешению, его качество не хуже, как если бы камера находилась в руках человека. При этом важно во время сбора данных квадрокоптером привлечь к работе специалиста-обследователя и пилота квадрокоптера. Целесообразнее, чтобы это были разные люди, поскольку набор навыков у них различается.
Изображения высокого разрешения позволяют специалисту-обследователю увидеть недостатки, так сказать, «вблизи» или в увеличенном виде, без физического доступа к конкретному участку моста. Эти снимки помогают выявить дефекты, пропущенные при обычном визуальном осмотре.
Снимки, полученные с квадрокоптера, несомненно, полезны для различных целей: от простого фиксирования поверхностных дефектов до сбора достоверных измерений для отслеживания, есть ли ухудшения состояния с течением времени.
С помощью фотограмметрических методов на основе снимков с разных точек фотографирования можно построить трехмерную компьютерную модель моста.
Подытоживая все изложенное, сформулируем достоинства и недостатки квадрокоптеров при обследовании мостов.
Преимущества:
- отказ от применения традиционных методов доступа к сооружениям для проведения плановых мероприятий;
- получение высококачественных изображений, иллюстрирующих текущее состояние моста;
- снижение обшей стоимости обследования;
- сокращение времени на работы в полевых условиях;
- увеличение объема данных, получаемых за короткий промежуток времени;
- облегчение проведения обследований труднодоступных элементов;
- возможность последующей фотограмметрической обработки данных и получение точных координат проблемных участков, например, с дефектами;
- повышение безопасности персонала, проводящего обследование.
Недостатки и проблемы:
- невозможность оценить изменения в состоянии объекта, требующие физического осмотра (например, ранние признаки появления усталостных трещин в стальных элементах);
- увеличение времени обработки материала из-за большого объема собранных данных;
- необходимость хранения больших объемов цифровых данных;
- потребность в дополнительных специалистах (например, оператора квадрокоптера);
- возможные затруднения в работе под мостом из-за потери спутниковых сигналов;
- влияние неблагоприятной погоды на летные операции.
Однако несмотря на имеющиеся на сегодняшний день недостатки перспективы применения квадрокоптеров при обследовании сложных пространственных объектов очень велики.
КОСМИН В.В.
