我國高速公路網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隨著里程數(shù)不斷增長，傳統(tǒng)人工巡查與車載巡查方式弊端日益凸顯。在超長路段、山區(qū)、橋梁、隧道等復(fù)雜地形環(huán)境，以及暴雨、大霧等惡劣天氣條件下，人工巡查存在效率低、覆蓋不全、安全風(fēng)險(xiǎn)高等問題。同時(shí)，交通流量的持續(xù)增長加劇了道路設(shè)施損耗，傳統(tǒng)巡查方式難以滿足對道路設(shè)施隱患排查時(shí)效性、精準(zhǔn)性的要求。無人機(jī)巡查系統(tǒng)憑借靈活機(jī)動(dòng)、高效精準(zhǔn)的特性，成為提升高速公路運(yùn)維智能化水平的重要技術(shù)手段。
一、無人機(jī)巡查系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
（一）硬件設(shè)備體系
無人機(jī)選型：采用多旋翼無人機(jī)與固定翼無人機(jī)組合方案。多旋翼無人機(jī)具備垂直起降和懸停功能，適用于橋梁底部、隧道進(jìn)出口、事故現(xiàn)場等復(fù)雜區(qū)域的近距離精細(xì)化巡查；固定翼無人機(jī)續(xù)航能力強(qiáng)、飛行速度快，適合對長距離路段進(jìn)行快速全域巡查。
搭載設(shè)備配置：配備高清可見光相機(jī)，用于識別路面裂縫、坑槽、交通標(biāo)志損壞等表面缺陷；熱成像儀可檢測橋梁鋼結(jié)構(gòu)溫度異常、電纜過熱等隱蔽問題；激光雷達(dá)系統(tǒng)能快速生成高精度三維地形模型，輔助分析邊坡穩(wěn)定性；氣體傳感器用于檢測隧道內(nèi)有害氣體濃度；同時(shí)加裝喊話器和爆閃燈，便于應(yīng)急處置時(shí)進(jìn)行交通疏導(dǎo)和警示。
（二）智能飛控系統(tǒng)
智能飛控系統(tǒng)集成高精度GPS/北斗雙模定位、慣性導(dǎo)航和視覺避障技術(shù)?？筛鶕?jù)高速公路地理信息和巡查任務(wù)需求，自動(dòng)規(guī)劃zui優(yōu)航線，支持常規(guī)巡查、重點(diǎn)巡查、應(yīng)急巡查三種模式。常規(guī)巡查按預(yù)設(shè)路線周期性覆蓋全路段；重點(diǎn)巡查針對橋梁、隧道等關(guān)鍵設(shè)施加密巡查；應(yīng)急巡查則根據(jù)突發(fā)事件位置，自動(dòng)生成zui短路徑快速抵達(dá)現(xiàn)場，并具備實(shí)時(shí)避障功能，可自動(dòng)識別并規(guī)避輸電線路、樹木等障礙物。
（三）數(shù)據(jù)處理與管理平臺
數(shù)據(jù)傳輸：采用5G網(wǎng)絡(luò)與專用微波鏈路相結(jié)合的傳輸方式。在5G信號覆蓋區(qū)域，利用5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高清視頻和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳；在偏遠(yuǎn)山區(qū)等信號薄弱區(qū)域，切換至專用微波鏈路，確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，控制傳輸延遲以保障巡查畫面實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。
智能分析：平臺運(yùn)用AI圖像識別算法，自動(dòng)檢測路面病害、交通設(shè)施損壞、違章停車、非法占道等問題，并標(biāo)注事件類型、位置和嚴(yán)重程度。結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，挖掘歷史巡查數(shù)據(jù)，預(yù)測道路病害發(fā)展趨勢，為養(yǎng)護(hù)計(jì)劃制定提供依據(jù)。
指揮調(diào)度：集成GIS地圖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)巡查任務(wù)可視化管理。管理人員可實(shí)時(shí)查看無人機(jī)位置、飛行狀態(tài)和巡查畫面，遠(yuǎn)程調(diào)整巡查任務(wù)；發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，快速調(diào)度無人機(jī)趕赴現(xiàn)場，獲取實(shí)時(shí)信息，輔助應(yīng)急決策。
二、系統(tǒng)實(shí)施流程
（一）前期準(zhǔn)備階段
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集：通過衛(wèi)星遙感、無人機(jī)測繪等手段，獲取高速公路全路段地形、地貌、交通設(shè)施分布等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建高精度三維數(shù)字模型。同時(shí)收集道路養(yǎng)護(hù)歷史數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、交通流量數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐。
航線規(guī)劃與任務(wù)設(shè)定：依據(jù)高速公路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和巡查需求，在智能飛控系統(tǒng)中規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)巡查航線，如針對橋梁路段設(shè)置低空環(huán)繞航線，隧道進(jìn)出口設(shè)置懸停拍攝點(diǎn)。結(jié)合日常及特殊時(shí)段巡查需求，制定詳細(xì)巡查計(jì)劃。
（二）巡查執(zhí)行階段
無人機(jī)作業(yè)：操作人員在地面控制中心啟動(dòng)巡查任務(wù)，無人機(jī)按預(yù)設(shè)航線自主起飛。飛行過程中實(shí)時(shí)回傳視頻和數(shù)據(jù)，操作人員可調(diào)整拍攝參數(shù)和飛行高度。遇到突發(fā)障礙物時(shí)，無人機(jī)自動(dòng)觸發(fā)避障程序，重新規(guī)劃航線。
數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集：無人機(jī)搭載的各類傳感器同步工作，可見光相機(jī)按設(shè)定間隔拍攝高清照片，熱成像儀實(shí)時(shí)記錄溫度數(shù)據(jù)，激光雷達(dá)掃描生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)。采集的數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮處理后，通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路實(shí)時(shí)傳回地面控制中心。
（三）數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用階段
數(shù)據(jù)清洗與分析：數(shù)據(jù)處理與管理平臺對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、拼接等預(yù)處理，利用AI算法自動(dòng)分析，識別異常事件并生成事件清單，對檢測到的路面裂縫等問題進(jìn)行量化評估。
報(bào)告生成與任務(wù)派發(fā)：平臺根據(jù)分析結(jié)果，自動(dòng)生成包含病害分布、事件統(tǒng)計(jì)、處理建議等內(nèi)容的巡查報(bào)告。對于發(fā)現(xiàn)的問題，通過平臺將維修任務(wù)直接派發(fā)至相關(guān)養(yǎng)護(hù)單位，實(shí)現(xiàn)問題發(fā)現(xiàn)、上報(bào)、處理、反饋的閉環(huán)管理。
三、實(shí)施效益
（一）經(jīng)濟(jì)效益
無人機(jī)巡查系統(tǒng)可顯著降低人工和時(shí)間成本，提高巡查效率，減少因道路病害導(dǎo)致的車輛損耗和潛在交通事故損失。通過精準(zhǔn)預(yù)測養(yǎng)護(hù)需求，優(yōu)化養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)成本的有效控制。
（二）社會(huì)效益
該系統(tǒng)能提升高速公路安全保障水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理道路設(shè)施隱患，降低交通事故發(fā)生率；縮短突發(fā)事件響應(yīng)時(shí)間，提升應(yīng)急處置能力，為公眾營造更安全、暢通的出行環(huán)境，推動(dòng)智慧交通建設(shè)發(fā)展。?