何宇聰 曾俊鋒 許文君

廣州建設工程質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，無人機航拍技術在很多領域中發(fā)揮不可或缺的作用。無人機航拍是一個集單片機技術、航拍傳感器技術、GPS導航航拍技術、通訊航拍服務技術、飛行控制技術、任務控制技術、編程技術等多技術并依托于硬件的高科技產物，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，且無人機為航拍攝影提供了操作方便、易于轉場的遙感平臺；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，轉場等非常容易；小型輕便、低噪節(jié)能、高效機動、影像清晰、輕型化、小型化、智能化更是無人機航拍的突出特點。

無人機航拍在建筑領域應用中，一般較多的應用于城市規(guī)劃、測繪工程、防雷檢測等技術方面[1-2]。而在檢測領域應用中，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用幾乎未曾提及。由于無人機本身具有高靈活性、效率高、成本低的特點，并且能在特別危險的區(qū)域或不利于人高空作業(yè)的區(qū)域活動探測。因此使用無人機航拍進行既有幕墻的外觀檢查有著獨特優(yōu)勢。

1 無人機的檢查優(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)在五個方面。

1.1 操作方面

飛機飛行方便，可執(zhí)行向前飛行，向后飛、盤旋、垂直飛行等特殊任務，如小轉彎半徑、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，部分轉角，斜面或造型特殊的幕墻無法到達檢查。

1.2 控制方面

航拍中，爬升力強，可根據(jù)設計高度自由控制，在短時間內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，上下速度受限。

1.3 靈活方面

在作業(yè)過程中，遇到風雨天氣，傳統(tǒng)的使用人員高空作業(yè)則無法開展。但無人機由于使用了減震設備，機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，無人機由其自身的電力系統(tǒng)獨立運行，受環(huán)境氣流的影響，而且本身系統(tǒng)有雙保險，防止無人機意外墜落。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

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

2 案例分析

廣州建設工程質量安全檢測中心有限公司進行的某個既有幕墻工程鑒定工作，該紀念館為超大型幕墻工程，為廣州市標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量狀態(tài)是本次可靠性鑒定的重點和難點。

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

考慮到業(yè)主需要對外立面進行100%全覆蓋檢查，因此，方案中首先安排無人機航拍錄像，對建筑外觀進行一次詳細和全面的檢查。再結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航拍錄像后，進行全景高清錄像，核查每一個片區(qū)的石材幕墻。將圖像數(shù)據(jù)導入電腦后，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。發(fā)現(xiàn)幕墻質量問題，將標簽和編號貼在相應的位置上，記錄質量問題并拍照，確認其位置并在圖紙上標注。每個記錄包含檢查時間、檢查位置、故障狀態(tài)、檢查照片和故障位置。

項目進行外觀檢查時有兩大難點：

（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。使用無人機航拍錄像檢查，對問題部位定位。再結合人員使用筏板作業(yè)確定，高效快捷。共和大道兩側石材幕墻如圖1所示。

圖1 共和大道兩側石材幕墻

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

圖2 無人機外觀

表1 使用的無人機系統(tǒng)主要參數(shù)

檢查結果：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。石材產品的廠家信息不詳。石材板塊的標準尺寸為1200mm×600mm，局部位置因立面造型等原因與標準尺寸有一定差異。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。當中程度較輕的開裂因數(shù)量較多未計入列表。出現(xiàn)裂縫特別是貫通裂縫的石材存在嚴重安全隱患，有脫落風險，應及時拆除維修。由于石材為開放式設計，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使用螺帽、墊片等材料進行臨時定位，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；石材質量狀態(tài)統(tǒng)計如表2所示。

圖3 破裂石材

圖4 石材表面的污染狀態(tài)

表2 石材質量狀態(tài)統(tǒng)計表

3 結語

使用無人機航拍對既有幕墻工程進行外觀檢查，是一項無人機在建筑行業(yè)領域上的有效應用。既增加了對超高層幕墻工程外觀檢查時的檢查方法，也解決了在異型幕墻工程，尤其無法使用吊船或擦窗機作業(yè)的工作面的外觀檢查難題。在使用無人機航拍錄像過程中，既能高效的對外觀進行100%全面檢查，也能重點的對問題部位進行拍攝查驗。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)。

作為新型技術檢測手段，亦可以將無人機航拍后的錄像和圖片進行數(shù)據(jù)處理，結合BIM技術，對建筑物的外幕墻的問題做詳細的記錄，定位，存檔，讓管理部門能夠對建筑的既有幕墻安全可靠性有詳細的了解和掌握。