我国高速公路网络规模庞大且结构复杂，随着里程数不断增长，传统人工巡查与车载巡查方式弊端日益凸显。在超长路段、山区、桥梁、隧道等复杂地形环境，以及暴雨、大雾等恶劣天气条件下，人工巡查存在效率低、覆盖不全、安全风险高等问题。同时，交通流量的持续增长加剧了道路设施损耗，传统巡查方式难以满足对道路设施隐患排查时效性、精准性的要求。无人机巡查系统凭借灵活机动、高效精准的特性，成为提升高速公路运维智能化水平的重要技术手段。

一、无人机巡查系统架构设计

（一）硬件设备体系

无人机选型：采用多旋翼无人机与固定翼无人机组合方案。多旋翼无人机具备垂直起降和悬停功能，适用于桥梁底部、隧道进出口、事故现场等复杂区域的近距离精细化巡查；固定翼无人机续航能力强、飞行速度快，适合对长距离路段进行快速全域巡查。

搭载设备配置：配备高清可见光相机，用于识别路面裂缝、坑槽、交通标志损坏等表面缺陷；热成像仪可检测桥梁钢结构温度异常、电缆过热等隐蔽问题；激光雷达系统能快速生成高精度三维地形模型，辅助分析边坡稳定性；气体传感器用于检测隧道内有害气体浓度；同时加装喊话器和爆闪灯，便于应急处置时进行交通疏导和警示。

（二）智能飞控系统

智能飞控系统集成高精度GPS/北斗双模定位、惯性导航和视觉避障技术。可根据高速公路地理信息和巡查任务需求，自动规划zui优航线，支持常规巡查、重点巡查、应急巡查三种模式。常规巡查按预设路线周期性覆盖全路段；重点巡查针对桥梁、隧道等关键设施加密巡查；应急巡查则根据突发事件位置，自动生成zui短路径快速抵达现场，并具备实时避障功能，可自动识别并规避输电线路、树木等障碍物。

（三）数据处理与管理平台

数据传输：采用5G网络与专用微波链路相结合的传输方式。在5G信号覆盖区域，利用5G网络实现高清视频和数据实时回传；在偏远山区等信号薄弱区域，切换至专用微波链路，确保数据稳定传输，控制传输延迟以保障巡查画面实时呈现。

智能分析：平台运用AI图像识别算法，自动检测路面病害、交通设施损坏、违章停车、非法占道等问题，并标注事件类型、位置和严重程度。结合大数据分析技术，挖掘历史巡查数据，预测道路病害发展趋势，为养护计划制定提供依据。

指挥调度：集成GIS地图系统，实现巡查任务可视化管理。管理人员可实时查看无人机位置、飞行状态和巡查画面，远程调整巡查任务；发生突发事件时，快速调度无人机赶赴现场，获取实时信息，辅助应急决策。

二、系统实施流程

（一）前期准备阶段

基础数据采集：通过卫星遥感、无人机测绘等手段，获取高速公路全路段地形、地貌、交通设施分布等基础数据，构建高精度三维数字模型。同时收集道路养护历史数据、气象数据、交通流量数据，为系统运行提供数据支撑。

航线规划与任务设定：依据高速公路结构特点和巡查需求，在智能飞控系统中规划标准巡查航线，如针对桥梁路段设置低空环绕航线，隧道进出口设置悬停拍摄点。结合日常及特殊时段巡查需求，制定详细巡查计划。

（二）巡查执行阶段

无人机作业：操作人员在地面控制中心启动巡查任务，无人机按预设航线自主起飞。飞行过程中实时回传视频和数据，操作人员可调整拍摄参数和飞行高度。遇到突发障碍物时，无人机自动触发避障程序，重新规划航线。

数据实时采集：无人机搭载的各类传感器同步工作，可见光相机按设定间隔拍摄高清照片，热成像仪实时记录温度数据，激光雷达扫描生成点云数据。采集的数据经压缩处理后，通过数据传输链路实时传回地面控制中心。

（三）数据处理与应用阶段

数据清洗与分析：数据处理与管理平台对原始数据进行去噪、拼接等预处理，利用AI算法自动分析，识别异常事件并生成事件清单，对检测到的路面裂缝等问题进行量化评估。

报告生成与任务派发：平台根据分析结果，自动生成包含病害分布、事件统计、处理建议等内容的巡查报告。对于发现的问题，通过平台将维修任务直接派发至相关养护单位，实现问题发现、上报、处理、反馈的闭环管理。

三、实施效益

（一）经济效益

无人机巡查系统可显著降低人工和时间成本，提高巡查效率，减少因道路病害导致的车辆损耗和潜在交通事故损失。通过精准预测养护需求，优化养护计划，实现养护成本的有效控制。

（二）社会效益

该系统能提升高速公路安全保障水平，及时发现和处理道路设施隐患，降低交通事故发生率；缩短突发事件响应时间，提升应急处置能力，为公众营造更安全、畅通的出行环境，推动智慧交通建设发展。‍