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設備與工具萬億國債防汛減災響應
無人機壩體管涌識別方案
政策環(huán)境
2023年四季度增發(fā)國債10000億元，增發(fā)的國債全部通過轉(zhuǎn)移支付方式安排給地方，集中力量支持災后恢復重建和彌補防災減災救災短板，整體提升我國抵御自然災害的能力。據(jù)財政部介紹，資金將重點用于八大方面：災后恢復重建、重點防洪治理工程、自然災害應急能力提升工程、其他重點防洪工程、灌區(qū)建設改造和重點水土流失治理工程、城市排水防澇能力提升行動、重點自然災害綜合防治體系建設工程、東北地區(qū)和京津冀受災地區(qū)等高標準農(nóng)田建設。此次國債增發(fā)不僅釋放出多重積極信號，也凸顯了我國提升防災減災救災能力的任務緊迫。
管涌危害
管涌是指地下水位上升超過地面，從地面或建筑物中涌出的現(xiàn)象。在滲流作用下，土體中的細顆粒從粗顆?？紫吨斜粠ё呋驔_出的現(xiàn)象。又叫翻砂鼓水、泡泉等。在洪水期間，由于河流水位高，高于河堤內(nèi)側(cè)的地面，使大堤內(nèi)外存在壓力差，大堤底部如存在透水層，就會發(fā)生滲流。凡有滲流就會有滲流力，當滲流力大到一定值時，土中的細顆粒就會被滲透水流攜帶和搬運，這種地下水的侵蝕作用被稱為潛蝕。
潛蝕繼續(xù)發(fā)展，會在薄弱處形成孔洞，而孔洞又會使?jié)B透途徑變短，水力梯度增大，更多的滲流會向孔洞集中，潛蝕作用更強，孔洞繼續(xù)發(fā)展，最終發(fā)展成一條管道，大量細顆粒被滲流帶入到孔洞中，沿管道噴涌而出，即形成管涌。
管涌不僅會對周圍的建筑物和基礎設施造成損害，還可能引發(fā)地質(zhì)災害。涌監(jiān)測識別對于防范地質(zhì)災害、保護建筑物和基礎設施、治理地下水問題以及提高預警能力都具有重要意義。管涌是堤防工程常見險情之一。管涌會導致大壩底部的土體會在滲流力的作用下，不斷向外排出，持續(xù)較長時間后，會使大壩地基土壤骨架破壞，孔道擴大，基土被掏空，引起大壩坍塌，造成決堤、垮壩等險情。
系統(tǒng)組成
無人機在用于管涌識別時，綜合考慮其載荷、成像系統(tǒng)、算法、數(shù)據(jù)處理與傳輸能力及云管理平臺綜合管控能力以提高無人機在防汛搶險中的工作效率和準確性。
管涌識別技術
紅外熱成像技術是以紅外輻射原理為基礎，運用紅外輻射測量技術和方法，測量熱波在物體內(nèi)部的傳課情況，并通過熱像儀品示出來，最后對采集的熱圖像進行處理，從而判斷物體內(nèi)部是否存在缺陷的一種方法，紅外檢測技術流程圖如下:
1.技術原理
采用紅外熱像檢測技術對堤壩進行滲漏檢測，當前的檢測原理是將低溫點判定為滲漏點，但此判據(jù)誤判率較高，這是因為堤壩本身疏于管理和維護，普遍存在坑凹不平、積水、潮濕和植被生長等情況，這些地方往往都是低溫點。只有壩體下游面的積水來自河道或者庫水，才可判定為滲漏點，因此堤壩非穩(wěn)定滲漏檢測的原理，關鍵在于區(qū)分庫水和堤壩表面的積水。堤壩表面的積水因為體量小，其溫度受氣溫影響較大而表現(xiàn)為與氣溫接近;而庫水因為體量大，其溫度受氣溫影響較小，因而與氣溫相差較大，由此采用庫水(河道)溫度與氣溫的差值作為滲漏判別條件，可以實現(xiàn)非穩(wěn)定滲漏的精準判別。
2. 算法原理
數(shù)據(jù)采集:無人機在飛行過程中同時收集可見光和熱成像數(shù)據(jù)，以及相關的水流和環(huán)境數(shù)據(jù)。
圖像預處理:對收集到的可見光和熱成像數(shù)據(jù)進行預處理，包括圖像的校正、增強和濾波等，以提高圖像質(zhì)量。
特征提取:從預處理后的圖像中提取有助于識別管涌的特征，提取溫度分布、顏色信息。
識別算法:結(jié)合可見光和熱成像數(shù)據(jù)，深度學習算法，訓練管涌識別模型。
實時監(jiān)測/預警:在無人機飛行過程中，實時輸入采集到的圖像數(shù)據(jù)到管涌識別模型中，模型將判斷是否存在管涌現(xiàn)象。一旦檢測到管涌，系統(tǒng)將實時預警，并標注位置信息。
無人機管涌識別巡檢流程概述
(1)設定無人機巡檢路線、測定氣溫和庫水溫度、判定天氣狀況及壩體表面植被覆蓋情況。
(2)利用無人機攜帶紅外熱像儀，根據(jù)預設的巡檢路線全面巡查堤壩下游面，巡檢期間通過紅外熱像儀拍攝堤壩下游面的熱像圖;若氣溫>庫水溫度，熱像圖中的最低溫度低于閾值，或庫水溫度>氣溫時，報警并記錄此處為疑似滲漏部位;繼續(xù)巡檢，直到完成整個壩體下游面的巡檢;如巡檢完成也沒有警報聲，則判定該壩體沒有滲漏，并結(jié)束巡檢。
(3)復飛并抵近疑似滲漏部位再次拍攝熱像圖，如果仍滿足報警條件，則確定該部位為滲漏點，并計算熱像圖中低溫區(qū)域面積(>時)或高溫區(qū)域面積(<時)。
(4)間隔T時間后，重新設定溫度閾值，再次復飛并抵近滲漏點拍攝熱像圖，計算熱像圖中低溫/高溫區(qū)域面積，對比步驟(3)和(4)中低溫/高溫區(qū)域面積的變化，判斷是否存在早期非穩(wěn)定滲漏。值得注意的是，在汛期時，間隔時間T不宜過長，控制在2小時內(nèi)。
南京躍飛智能科技有限公司是優(yōu)秀的行業(yè)無人機解決方案提供商，從事無人機產(chǎn)品軟硬件 系統(tǒng)集成和銷售，為相關行業(yè)客戶提供了大疆、科比特等多個知名品牌的無人飛行器、飛行控制系統(tǒng)、機載任 務載荷、無線數(shù)據(jù)和圖像傳輸系統(tǒng)以及專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件，擁有豐富的解決方案、專業(yè)的銷售和服務網(wǎng)絡。
行業(yè)應用領域
安防巡檢/搶險救災/交通監(jiān)管/勘探測繪/環(huán)境氣象監(jiān)測/水利電力管道巡檢/光伏電站巡檢/國防安全
業(yè)務范圍
DJI大疆、工業(yè)級無人機/5G無人機通信/無人機自動機場/無人機察打一體反制/無人機拓展應用配件/ 飛行控制系統(tǒng)/機載任務載荷/無線數(shù)據(jù)/圖像傳輸系統(tǒng)/專網(wǎng)通信
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