苗栗鯉魚潭水庫。

圖片來源: 

苗栗文化觀光旅遊網

無人機已被應用在許多領域,例如娛樂、新聞報導、緊急救災等等,現在,無人機空拍也被應用在重要基礎設備的維護管理,國內已有業者運用無人機巡檢水庫的結構安全,以取代人工巡視,強化水庫的安全管理。

這幾年無人機的應用快速發展,除了機種客製化設計、價格降低,使得無人機的應用慢慢成熟,其他像是物聯網感測器,如熱成像、幅射、化學、生物,無人機透過物聯網連接通訊,蒐集各種數據。其次,GPS定位技術的精進,讓無人機能夠導航飛行路徑、精準降落定位,而電池密度的提升,以延長無人機的飛行時間,電池輕量化也有助於無人機的更多應用性。

另外,圖像處理技術包括支援3D深度感測、AR,還有人工智慧讓無人機自主飛行運作、避開障礙,讓無人機能夠執行更複雜的任務,增加實用性。

目前無人機已應用在娛樂內容產製、新聞報導、緊急救災上,例如災害救援,民國99年北二高發生走山意外,高速公路因土石掩埋而中斷,國土測繪中心就利用無人機從高空進行拍攝,產生正射影像、三維立體模型、數值高程模型,以快速掌握崩塌面積、土方量,作為調派挖土機具、人員數量的決策參考。

無人機也被應用在基礎建設的安全管理上,例如對橋梁的空拍,確認橋梁結構的安全是否有疑慮。工研院也和台灣高鐵合作測試,過去高鐵的高架或橋梁巡檢大多是利用夜間停駛時段,在高架軌道或橋梁下方行駛車輛,以吊臂或雲梯進行人工檢視,現在利用無人機空拍影像,白天就能進行安全巡檢,並降低夜間人工作業的危險性。

靠無人機空拍檢視水庫安全

水庫管理是另一個安全巡檢的例子,承接水利署多項水庫工程的黎明工程總經理黃貞凱在本周工研院ICT TechDay中分享他們如何利用無人機協助水庫強化安全管理。

他表示,目前水利署列管的水庫有200多座,這些水庫依規定每五年須進行一次安全評估,由於水庫的安全悠關民生,若水庫的結構有安全疑慮,可能導致重大的災情,因此水庫的建造比照核電廠規格。在新的水利署長上任後,支持以科技協助水庫管理。

黃貞凱指出,過去仰賴人工目視進行檢查,可能因天氣狀況,很難數十年如一日的完成檢查,常常有便宜行事的情形。以烏山頭水庫為例,集水區60平方公里,若有濫墾、盜採的不當行為就會導致水庫淤積,加上水庫的分支,過去仰賴人工乘船巡視易會有巡檢上的死角。因此嚐試以無人機空拍影像協助水庫的管理。

黎明工程向水利署建議,使用無人機為水庫進行安全巡檢,搭配水庫內布署的感應器,協助管理單位快速瞭解水庫現況、擬定對策。

以無人機進行水庫的安全巡檢,需搭配後臺的無人機管理系統,遙控器及地面站筆電,負責無人機的電子圍籬、航點設定、航程管理、一鍵起降、斷訊處理,而巡檢影像管理平臺,負責巡檢影像如照片或影片的上傳、調閱及權限管理。

黎明工程以位於苗栗的鯉魚潭水庫為例,該水庫是一座滾壓土石壩,壩高達96公尺,壩頂寬度為10公尺、壩頂長約235公尺。這座水庫先前是以人工巡檢,確認水庫的安全,但受限於水庫或週邊的地形限制,增加人工巡檢的難度。

鯉魚潭水庫的鋸齒堰溢洪道為一大特色(圖片來源:苗栗文化觀光旅遊網)

他們以4G控制無人機空拍水庫,除了水庫的定期安全檢查,當豪雨、地震、颱風過後,也能以無人機快速機動性的巡視水庫的安全,以取代人工巡視。

利用無人機空拍影像,檢查水庫的土建構造物、周邊邊坡,例如上下游的坡面檢視、溢流面檢視、側牆面檢視、左岸邊坡檢視、觀虹橋橋梁檢視、鋸齒堰堰面檢視及橋梁檢視。

鯉魚潭水庫的鋸齒堰溢洪道設計,牆面的高低落差,過去靠人工目視定期巡檢,現在透過無人機拍攝影像,後方管理單位可以即時檢視無人機的影像:

「以無人機空拍執行水庫的安全巡檢工作,除了提供即時的影像資料外,也能作高精度的影像前、後時間比對,透過不斷的巡查、檢視確保水庫的安全」。以大壩下游的坡面為例,如果下游坡面有異常植生茂密,可能就是出現滲水的情形,過去靠人工巡檢可能便宜行事,站在壩頂從遠處檢視下游坡面,現在透過無人機空拍影像,比對前後期影像差異,作為判斷的參考。

無人機空拍也能解決人工目視易受地形限制的問題,從高空拍攝可以較容易取得巡檢影像。以鯉魚潭水庫的鋸齒堰牆面為例,過去受到牆面高低落差影響,可能無法常常派人下去檢視,現在,採用無人機可以隨時檢視牆面影像,即使正在溢流也能觀察放水情形。

無人機所拍攝的影像回傳到雲端管理平臺,空拍影像經過篩選、校正、拼接處理及儲存,讓管理者可透過平板電腦、手機或筆電檢視影像,並且支援多點多載具的同步影像直播,讓管理人員可以掌握即時的狀況。

不只是外部結構,黎明工程也試著以無人機取代人工方式,檢視水庫內的送水管道,但黃貞凱坦言,因為水道內GPS訊號受限,現在還需要現場人員進行實地操作,未來無人機要在隧道或水道內,除了需要克服GPS訊號缺乏問題,也必須解決透過網路回傳影像的難題。


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