基礎(chǔ)工程施工中四旋翼無人機(jī)的應(yīng)用

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摘要:四旋翼無人機(jī)因其操控簡便、靈活度高、可空中懸停拍攝、可跟蹤拍攝、成本低等特點(diǎn)在當(dāng)下多個(gè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，提升了行業(yè)的生產(chǎn)效率，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。結(jié)合基礎(chǔ)工程施工的多個(gè)環(huán)節(jié)，從項(xiàng)目投標(biāo)、測量及定位、施工過程監(jiān)控、基坑監(jiān)測、效果展示等多方面對四旋翼無人機(jī)在基礎(chǔ)工程施工中的應(yīng)用進(jìn)行探討，并對比傳統(tǒng)方法，分析了四旋翼無人機(jī)在基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用優(yōu)勢，指出了四旋翼無人機(jī)可在基礎(chǔ)工程中多環(huán)節(jié)推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:四旋翼無人機(jī)，基礎(chǔ)工程施工，應(yīng)用探討

近年來，隨著國家科技創(chuàng)新深入推進(jìn)，四旋翼無人機(jī)作為一種新型工具正不斷在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中推廣應(yīng)用?；A(chǔ)工程作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的傳統(tǒng)重要領(lǐng)域，在新時(shí)代創(chuàng)新型經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，正與多個(gè)領(lǐng)域不斷深度融合。四旋翼無人機(jī)因其自身特點(diǎn)，在基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用正越來越受到廣泛重視。本文從基礎(chǔ)工程施工全階段對無人機(jī)進(jìn)行應(yīng)用探討，對提高工程施工效率、降低施工成本等方面具有一定的推廣價(jià)值。

1四旋翼無人機(jī)的特點(diǎn)

以大疆創(chuàng)新公司的御MavicAir2型四旋翼無人機(jī)為例(見圖1)，其主要特點(diǎn)如下:1)操作簡便，可視化效果好。通過手機(jī)下載大疆官方APP，按照說明書按步驟可實(shí)現(xiàn)四旋翼無人機(jī)與手機(jī)的互聯(lián)(見圖2)，并將拍攝的實(shí)時(shí)畫面?zhèn)魉椭潦謾C(jī)端，亦可通過手機(jī)屏幕上的操作指令對四旋翼無人機(jī)進(jìn)行操作。另外機(jī)身對起飛場地要求低，甚至在安全的前提下可手托式起飛。2)機(jī)動(dòng)靈活，可懸停多角度拍攝。四旋翼無人機(jī)機(jī)身小巧，以御MavicAir2型四旋翼無人機(jī)為例，其機(jī)身重量僅570g，展開時(shí)機(jī)身尺寸僅183mm×253mm×77mm(長×寬×高)。小巧的機(jī)身其最大上升速度達(dá)4m/s，最大下降速度達(dá)3m/s，可快速到達(dá)預(yù)定高度。其次機(jī)身在無風(fēng)狀態(tài)下最大懸停時(shí)間達(dá)33min，可實(shí)現(xiàn)多高度多角度懸停拍攝。3)成本低。以御MavicAir2型四旋翼無人機(jī)為例，其基礎(chǔ)版官網(wǎng)報(bào)價(jià)為4999元。相對傳統(tǒng)高清攝像頭及航拍租賃綜合價(jià)格具有明顯優(yōu)勢。

2基礎(chǔ)工程施工中四旋翼無人機(jī)的應(yīng)用探討

2．1項(xiàng)目投標(biāo)

四旋翼無人機(jī)在項(xiàng)目投標(biāo)中的應(yīng)用主要是在投標(biāo)前期的現(xiàn)場查勘階段。對于場地面積大、周邊環(huán)境復(fù)雜以及場內(nèi)地形復(fù)雜的項(xiàng)目，四旋翼無人機(jī)對比傳統(tǒng)人工踏勘更能體現(xiàn)其優(yōu)勢。一是通過四旋翼無人機(jī)高空懸停航拍技術(shù)可對整個(gè)項(xiàng)目場內(nèi)地貌及周邊環(huán)境進(jìn)行高清晰度拍照，甚至可拍攝動(dòng)態(tài)視頻，為投標(biāo)人提供縱觀全局的直觀感受，更容易捕捉影響投標(biāo)報(bào)價(jià)的重點(diǎn)信息(見圖3)。二是對于某些場內(nèi)存在大面積水域、堆土或軟弱土(無法滿足人正常站立)踏勘人無法到達(dá)的場地區(qū)域，可通過四旋翼無人機(jī)航拍的照片，以周邊參照物換算比例尺，可較精準(zhǔn)計(jì)算出水域、堆土或軟弱土區(qū)域面積，再結(jié)合地勘報(bào)告可較精準(zhǔn)計(jì)算出場地需處理的土方量，從而為投標(biāo)報(bào)價(jià)提供更精確的參考。三是基坑設(shè)計(jì)類項(xiàng)目，某些場地周邊建(構(gòu))筑物多，踏勘人不易掌握整個(gè)場地的周邊情況。利用四旋翼無人機(jī)航拍的照片，可較精準(zhǔn)定位場地周邊建(構(gòu))筑物尺寸及與基坑位置關(guān)系，從而為基坑支護(hù)設(shè)計(jì)提供更加精確的設(shè)計(jì)依據(jù)。四是利用四旋翼無人機(jī)航拍的照片，可對整個(gè)場地進(jìn)行更加合理的施工部署規(guī)劃，以達(dá)到提高施工效率，節(jié)約工期，降低成本的目的(見圖4)。

2．2測量及定位

利用四旋翼無人機(jī)可長時(shí)空中懸停的特點(diǎn)，如在四旋翼無人機(jī)機(jī)身加裝可發(fā)射紅外線的裝置和定位裝置，可實(shí)現(xiàn)全場地?zé)o約束放點(diǎn)。具體如圖5所示。另外，如上節(jié)所述，四旋翼無人機(jī)可通過航拍照片與周邊參考物進(jìn)行比例置換，較為精準(zhǔn)計(jì)算出場地需處理面積。

2．3施工過程監(jiān)控

目前施工過程中常用的施工過程監(jiān)控手段包括人工巡視和定點(diǎn)高清攝像頭拍攝。對于大型施工項(xiàng)目，人工巡視不僅難以做到施工區(qū)域全范圍覆蓋，而且速度慢，成本高;定點(diǎn)高清攝像頭相對人工巡視具有覆蓋面較廣，及時(shí)迅速的特點(diǎn)。四旋翼無人機(jī)依靠其自身特點(diǎn)，可做到一人操控多臺，多角度、全覆蓋，且機(jī)動(dòng)靈活，不落死角，成本低?？刹欢〞r(shí)對項(xiàng)目整個(gè)實(shí)施階段進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。以武漢龍湖光谷天街基坑項(xiàng)目為例，四旋翼無人機(jī)對整個(gè)基坑土方開挖過程進(jìn)行監(jiān)控，從第一層土方開挖至開挖到底，四旋翼無人機(jī)在進(jìn)度控制、質(zhì)量控制和現(xiàn)場安全文明施工方面發(fā)揮了重要作用，確保了工程按時(shí)保質(zhì)完工(見圖6～圖8)。

2．4基坑監(jiān)測

目前常規(guī)的基坑監(jiān)測手段有人工巡視和預(yù)埋監(jiān)測元器件監(jiān)測。人工巡視受場地及周邊環(huán)境限制，預(yù)埋件監(jiān)測因結(jié)果分析則存在一定的延遲性。采用四旋翼無人機(jī)可通過定點(diǎn)不同時(shí)段照片對比，直觀初步測得基坑水平位移以及周邊沉降情況，甚至可利用四旋翼無人機(jī)對基坑進(jìn)行巡視。相對于人工巡視和預(yù)埋件監(jiān)測其能更快提供更直觀的監(jiān)測結(jié)果，從而能及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，提前進(jìn)行應(yīng)急處理措施，防止基坑安全事故發(fā)生。

2．5效果展示

利用四旋翼無人機(jī)航拍已完工項(xiàng)目(特別是基坑類項(xiàng)目)全景照片，可較好向公眾展示施工成果，體現(xiàn)企業(yè)施工能力，彰顯施工技術(shù)水平(見圖9～圖13)。同時(shí)也可為企業(yè)后期同類型項(xiàng)目投標(biāo)提供震撼、直觀的借鑒材料。

3結(jié)語

1)四旋翼無人機(jī)因其多角度、可懸停等特點(diǎn)，可在基礎(chǔ)工程施工中廣泛應(yīng)用。2)在項(xiàng)目投標(biāo)階段，可通過航拍照片對項(xiàng)目總體概況快速掌握并進(jìn)行合理施工規(guī)劃部署。3)可通過在四旋翼無人機(jī)上加裝紅外及定位裝置，實(shí)現(xiàn)全場地?zé)o限制精準(zhǔn)測量放樣。4)對比傳統(tǒng)攝像頭，可通過四旋翼無人機(jī)對整個(gè)施工過程實(shí)施全過程、多角度動(dòng)態(tài)監(jiān)測。5)項(xiàng)目完工后，特別是一些大型基坑類項(xiàng)目，可通過四旋翼無人機(jī)航拍照片進(jìn)行企業(yè)能力形象展示。

參考文獻(xiàn):

［1］DJI大疆創(chuàng)新官方網(wǎng)站［EB/OL］．

作者：胡福龍 郭軍海 賀浩 胡福洪 李超 單位：武漢地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程有限公司