橋梁的坍塌是一種突然性的事件，時有發生，它給我們的社會帶來巨大的影響。由于許多原因，維護不善成為許多倒塌橋梁的主要原因。此外，還有橋梁老化的情況。為了防止這種不必要的事件發生，必須進行連續的橋梁監測和及時的維護。
在橋梁檢測中，目視檢查是最廣泛使用的方法，但它在很大程度上依賴于檢查員的經驗。對核查人員來說，這也是耗時、勞動密集、成本高昂、破壞性甚至不安全的。為了解決其局限性，近年來，人們越來越關注無人機的使用，預計無人機將使檢查過程更安全、更快、更具成本效益。此外，它還可以覆蓋檢查員難以觸及的區域。然而，這種方式仍然處于原始階段，還存在許多問題需要處理才能真正實現。
以美國為例，到2016年的數據顯示，存在結構性缺陷和問題的橋梁數量占現有橋梁總數的10%，這些橋梁平均使用的壽命是43年。再比如，在日本，有一半的橋梁到2030年，使用壽命將達到50年。橋梁基礎設施的老化問題是不可避免的，所以需要提前部署應對方法和措施。
在部署應對方法和措施之前，需要準確了解橋梁的現況。這就需要通過監測得到有效數據，再進行評估。通常情況下，是人力通過外觀檢查，這種方法比較耗時，同時成本高，精確性不穩定。
短板與問題
最近幾年，無人機在各個領域的使用越來越頻繁。使用無人機檢測橋梁可以解決現有的或是傳統方法的局限性，同時會增加安全性與快捷度。通過圖像采集設備，獲取大量數字化的圖像和信息，可以使橋梁的檢測信息更嚴謹。
說到現實中的應用，目前仍有很多技術方面的挑戰。例如：無人機的本地化及檢測需要的時間較長，等等。
將無人機應用于橋梁健康監測所面臨的問題進行總結，可以分為四大主要方面。
第一，需檢測的區域無人機是否可以到達？在實際操作中，很多時候是不能確定的。另外，無人機如何按照GPS所界定的方位準確飛行。實操中，無人機一般是通過GPS導航，但是GPS的信號容易受外在條件的干擾，出現無信號和信號不穩定的情況，當無人機進入監測區域后，如何獲取準確有效的數據，同樣需要認真考量。
第二，如何將無人機的性能嫻熟地運用到橋梁檢測中。通常商用無人機在飛行時，受到自重、風力等因素的影響，在駕駛時會出現難以把控的情況，從這個角度講，用于橋梁檢測的無人機需具備特殊性。
第三，圖像數據的獲取。無人機獲取的數據圖像質量是否能達到要求，這是最關鍵的一點。
第四，橋梁受到損壞時如何快速獲取損壞情況的信息。
解決方案
第一，對于無人機的定位，特別是橋下的定位，是關于GPS界定環境的問題。在韓國，相關單位研究了基于錄像的SLAM方法應對這個問題。這種方法是基于探頭的技術，使用相機和RMU來估計無人機在橋下的位置。通過這種方法測試獲得的結果，提高了GPS定位的準確性，獲得相應的檢測數據信息，從而能夠非常清楚地看到橋梁的情況。
第二，關于無人機可進入性的限制和局限性問題，目前的研究結果，是選用帶有附著能力的無人機進行檢測。它自身能夠非常緊密地附著在需要檢測的結構上，這種無人機可以非常容易地檢測到傾斜度比較大的部位和結構。
第三，無人機性能使用問題。如果只是常規的商用無人機不能滿足橋梁的檢測操作。目前正在研究專用的無人機，專門針對檢測所需的功能，包括飛行狀態、準確性、操控性等方面，實現定制化無人機做橋梁的檢測。
第四，關于破損狀況的識別和探測。用于不同類型破損的識別，主要是對于裂縫的探測，可以采用R-CNN的方法，獲得混凝土結構既有圖像，把獲取的圖像放入分析網格中，做進一步的裂縫分析。R-CNN可分為快速R-CNN和遮蔽R-CNN兩種模式。這里包括針對第三項問題，在獲取了圖像之后評估其質量，然后找到相應的破損點。
目前還有將無人機應用于橋梁涂層厚度和腐蝕診斷的監測分析案例，通過獲取數據再進行分析，可以了解涂層的厚度和材料腐蝕的情況，通過定點監測對這些情況實現可視化觀察。但其過程存在一些缺陷，如假報警等。對于這種情況可以使用混合掃描系統，觀察到更全面的影像，準確率可以提高40%，減少誤報率。
目前，有不少基礎設施安全公司在做這種項目實踐，這些研究的目標都是基于使用無人機進行更好、更全面、更精確的橋梁檢測，可以在耗時、成本、人力、效果等方面得到全面的提升。
本文刊載 /《大橋養護與運營》雜志 2019年 第3期 總第7期
作者 / Hyung-Jo Jung
作者單位 / 韓國科學技術高級研究院，結構控制與智能系統實驗室
(文章來源52監測網，本文轉載自橋梁雜志，僅用來學習及交流，侵權刪）
