何宇聰 曾俊鋒 許文君

廣州建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測中心有限公司，廣東廣州 510440

近年來，隨著科技日新月異的發(fā)展，無人機(jī)航拍技術(shù)在很多領(lǐng)域中發(fā)揮不可或缺的作用。無人機(jī)航拍是一個(gè)集單片機(jī)技術(shù)、航拍傳感器技術(shù)、GPS導(dǎo)航航拍技術(shù)、通訊航拍服務(wù)技術(shù)、飛行控制技術(shù)、任務(wù)控制技術(shù)、編程技術(shù)等多技術(shù)并依托于硬件的高科技產(chǎn)物，其拍攝影像具有高清晰、大比例尺、小面積、高現(xiàn)勢性的優(yōu)點(diǎn)，且無人機(jī)為航拍攝影提供了操作方便、易于轉(zhuǎn)場的遙感平臺；起飛降落受場地限制較小，在操場、公路或其他較開闊的地面均可起降，其穩(wěn)定性、安全性好，轉(zhuǎn)場等非常容易；小型輕便、低噪節(jié)能、高效機(jī)動、影像清晰、輕型化、小型化、智能化更是無人機(jī)航拍的突出特點(diǎn)。

無人機(jī)航拍在建筑領(lǐng)域應(yīng)用中，一般較多的應(yīng)用于城市規(guī)劃、測繪工程、防雷檢測等技術(shù)方面[1-2]。而在檢測領(lǐng)域應(yīng)用中，也多集中在電力線路檢測、橋梁檢測[3-4]。在對建筑物既有幕墻安全可靠性檢查鑒定方面的應(yīng)用幾乎未曾提及。由于無人機(jī)本身具有高靈活性、效率高、成本低的特點(diǎn)，并且能在特別危險(xiǎn)的區(qū)域或不利于人高空作業(yè)的區(qū)域活動探測。因此使用無人機(jī)航拍進(jìn)行既有幕墻的外觀檢查有著獨(dú)特優(yōu)勢。

1 無人機(jī)的檢查優(yōu)勢

在既有幕墻工程中，必不可少的就是外觀檢查工作。使用無人機(jī)航拍錄像與傳統(tǒng)使用人力高空作業(yè)檢查相比，主要優(yōu)勢表現(xiàn)在五個(gè)方面。

1.1 操作方面

飛機(jī)飛行方便，可執(zhí)行向前飛行，向后飛、盤旋、垂直飛行等特殊任務(wù)，如小轉(zhuǎn)彎半徑、射擊條件等自然條件的氣流限制等，符合航空飛行動作的要求可以重復(fù)操作。而人員高空作業(yè)每船每人只能帶一位置上下檢查，部分轉(zhuǎn)角，斜面或造型特殊的幕墻無法到達(dá)檢查。

1.2 控制方面

航拍中，爬升力強(qiáng)，可根據(jù)設(shè)計(jì)高度自由控制，在短時(shí)間內(nèi)完成從低空到幾百米的飛行，另外，在外部環(huán)境中沒有障礙的情況下，無人機(jī)可以在10m的低空拍攝。而人員使用吊船或筏板高空作業(yè)時(shí)，上下速度受限。

1.3 靈活方面

在作業(yè)過程中，遇到風(fēng)雨天氣，傳統(tǒng)的使用人員高空作業(yè)則無法開展。但無人機(jī)由于使用了減震設(shè)備，機(jī)械振動在飛行中可以得到最大的削弱，即使在一般的天氣環(huán)境下，通過控制攝像師，空中振動對鏡頭的影響也很小。

1.4 安全方面

首先，無人機(jī)由其自身的電力系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，受環(huán)境氣流的影響，而且本身系統(tǒng)有雙保險(xiǎn)，防止無人機(jī)意外墜落。而傳統(tǒng)人員在高空作業(yè)過程中，不可見因素較多。

1.5 效率方面

無人機(jī)航拍空中飛行自由度大，一般電池的續(xù)航時(shí)間在30min，30min的飛行航拍檢查，遠(yuǎn)比傳統(tǒng)高空作業(yè)檢查工作需要重復(fù)上下左右移動吊船，要高效。

2 案例分析

廣州建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測中心有限公司進(jìn)行的某個(gè)既有幕墻工程鑒定工作，該紀(jì)念館為超大型幕墻工程，為廣州市標(biāo)志性建筑之一和重要的愛國主義教育基地。自投入使用的6年以來，幕墻工程陸續(xù)出現(xiàn)了一系列質(zhì)量問題和故障，包括石材板塊松動脫落、樓頂石材板塊坍塌脫落等。石材板塊脫落的范圍分布較廣，數(shù)量約10余塊。該工程石材幕墻總面積約2萬m2，玻璃幕墻總面積約2000m2，故該工程的石材幕墻的質(zhì)量狀態(tài)是本次可靠性鑒定的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

要全面掌握該工程幕墻吊掛石材的整體質(zhì)量狀態(tài)，抽樣檢查已不足以完成任務(wù)。因此計(jì)劃先進(jìn)行外立面100%全覆蓋的檢查。該方案得到業(yè)主同意后正式付諸實(shí)施。

考慮到業(yè)主需要對外立面進(jìn)行100%全覆蓋檢查，因此，方案中首先安排無人機(jī)航拍錄像，對建筑外觀進(jìn)行一次詳細(xì)和全面的檢查。再結(jié)合施工人員高空筏板作業(yè)。在具體作業(yè)過程中，檢測人員控制無人機(jī)航拍錄像后，進(jìn)行全景高清錄像，核查每一個(gè)片區(qū)的石材幕墻。將圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦后，發(fā)現(xiàn)該片區(qū)板塊有可疑處，安排檢查人員通過高空筏板或升降平臺目視檢查確認(rèn)。發(fā)現(xiàn)幕墻質(zhì)量問題，將標(biāo)簽和編號貼在相應(yīng)的位置上，記錄質(zhì)量問題并拍照，確認(rèn)其位置并在圖紙上標(biāo)注。每個(gè)記錄包含檢查時(shí)間、檢查位置、故障狀態(tài)、檢查照片和故障位置。

項(xiàng)目進(jìn)行外觀檢查時(shí)有兩大難點(diǎn)：

（1）北立面造型為異型，并且天面無法提供吊船固定位置，人員無法使用吊船檢查。使用無人機(jī)航拍錄像檢查，對問題部位定位。再結(jié)合人員使用筏板作業(yè)確定，高效快捷。共和大道兩側(cè)石材幕墻如圖1所示。

圖1 共和大道兩側(cè)石材幕墻

（2）在共和大道兩側(cè)的石材幕墻，由于天面有玻璃天窗封閉，中間為大斜坡過道，兩側(cè)懸空。人員基本無法通過筏板或吊船進(jìn)行外觀檢查。使用無人機(jī)低空航拍錄像，可克服該困難，并對大道兩側(cè)破裂的石材進(jìn)行記錄。無人機(jī)外觀如圖2所示，項(xiàng)目所使用的無人機(jī)系統(tǒng)主要參數(shù)如表1所示。

圖2 無人機(jī)外觀

表1 使用的無人機(jī)系統(tǒng)主要參數(shù)

檢查結(jié)果：該工程使用的石材為30mm厚天然花崗石石材，顏色為灰白色，表面為火燒面。石材產(chǎn)品的廠家信息不詳。石材板塊的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為1200mm×600mm，局部位置因立面造型等原因與標(biāo)準(zhǔn)尺寸有一定差異。現(xiàn)場檢查中，石材板塊絕大部分狀態(tài)良好，石材表面平整、潔凈無污染。少量部位和板塊存在崩角、崩邊等現(xiàn)象，極少數(shù)板塊存在裂縫。當(dāng)中程度較輕的開裂因數(shù)量較多未計(jì)入列表。出現(xiàn)裂縫特別是貫通裂縫的石材存在嚴(yán)重安全隱患，有脫落風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)及時(shí)拆除維修。由于石材為開放式設(shè)計(jì)，不存在硅酮密封膠的污染問題，但現(xiàn)場石材多處出現(xiàn)銹跡，主要原因是石材安裝時(shí)使用螺帽、墊片等材料進(jìn)行臨時(shí)定位，安裝完畢后未清除，長期日曬雨淋后生銹并隨雨水滲漏至石材外表面。各石材開裂及石材污染情況，如圖3、圖4所示；石材質(zhì)量狀態(tài)統(tǒng)計(jì)如表2所示。

圖3 破裂石材

圖4 石材表面的污染狀態(tài)

表2 石材質(zhì)量狀態(tài)統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)語

使用無人機(jī)航拍對既有幕墻工程進(jìn)行外觀檢查，是一項(xiàng)無人機(jī)在建筑行業(yè)領(lǐng)域上的有效應(yīng)用。既增加了對超高層幕墻工程外觀檢查時(shí)的檢查方法，也解決了在異型幕墻工程，尤其無法使用吊船或擦窗機(jī)作業(yè)的工作面的外觀檢查難題。在使用無人機(jī)航拍錄像過程中，既能高效的對外觀進(jìn)行100%全面檢查，也能重點(diǎn)的對問題部位進(jìn)行拍攝查驗(yàn)。依據(jù)檢查成果，業(yè)主能夠全面掌握幕墻工程外立面的故障信息，可以立即采取措施消除嚴(yán)重安全隱患，對故障程度較重但暫未處理的隱患，可持續(xù)監(jiān)控其狀態(tài)，做到心中有數(shù)。

作為新型技術(shù)檢測手段，亦可以將無人機(jī)航拍后的錄像和圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，結(jié)合BIM技術(shù)，對建筑物的外幕墻的問題做詳細(xì)的記錄，定位，存檔，讓管理部門能夠?qū)ㄖ募扔心粔Π踩煽啃杂性敿?xì)的了解和掌握。