《無人機搭載紅外熱像設備檢測建筑外墻及屋面作業(yè)》

ICS：03.220

CCS：V50/59

團體標準

T/AOPA0001－2020

無人機搭載紅外熱像設備

檢測建筑外墻及屋面作業(yè)

Operationalcriterionforthedefectsdetectionofexterior

wallscoatingofbuildingwithUAVbasedinfrared

thermographydevice

2020-5-19發(fā)布2020-5-20實施

中國航空器擁有者及駕駛員協(xié)會發(fā)布

無人機搭載紅外熱像設備檢測建筑外墻及屋面作業(yè)

1.范圍

1.1目的和依據(jù)

為規(guī)范多旋翼無人機搭載紅外熱像技術在建筑外墻及屋面飾面層粘

結(jié)質(zhì)量檢測中的應用，制定本標準。

1.2適用范圍

（1）本標準適用于建筑外墻采用滿粘法施工的飾面層粘結(jié)質(zhì)量檢測，

不適用于下列飾面層的粘結(jié)質(zhì)量檢測：

（i）采用混色飾面磚或涂料，且影響檢測結(jié)果判斷的飾面層；

（ii）金屬氟碳漆、釉面飾面磚、干掛石材、金屬裝飾面等外墻裝飾

面；

（iii）表面有較大凹凸裝飾的飾面層。

（2）使用無人機搭載紅外熱像機進行建筑外墻飾面層粘結(jié)質(zhì)量檢測

作業(yè)的人員至少2人，其中至少1人應通過專業(yè)無人機紅外熱像檢測技術

培訓，并依據(jù)本標準取得相應的培訓合格證，并應持有建筑工程質(zhì)量檢測

人員上崗證，依據(jù)本標準規(guī)定的設備及作業(yè)程序標準完成建筑外墻及屋面

檢測作業(yè)。

（3）建筑外墻飾面層粘結(jié)質(zhì)量檢測應至少2年一次，根據(jù)所處地區(qū)

的日照與濕度等情況酌情減少檢測周期。

（4）采用無人機搭載紅外熱像法檢測建筑外墻飾面層粘結(jié)質(zhì)量時，

除應符合本標準外，尚應符合國家和相關部門現(xiàn)行針對無人機運行相關的

法律法規(guī)，以及國家其他檢測的標準規(guī)范。

2.規(guī)范性引用文件

《民用無人機駕駛員合格審定規(guī)則》

—1—

《紅外熱像法檢測建設工程現(xiàn)場通用技術要求》GB／T29183-2012

《紅外熱像法檢測建筑外墻飾面粘結(jié)質(zhì)量技術規(guī)程》JGJ-T277-2012

《建筑紅外熱像檢測要求》JG/T269-2010

3.術語和定義

3.1多旋翼無人機，是指一種重于空氣的無人機，其飛行升力主要由

三個及以上動力驅(qū)動的旋翼產(chǎn)生，其運動狀態(tài)改變的操縱一般通過改變旋

翼轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。

3.2無人機系統(tǒng)駕駛員，是指依據(jù)《民用無人機駕駛員合格審定規(guī)則》

取得無人機駕駛員合格證，對無人機的運行負有必不可少職責并在飛行期

間適時操縱無人機的人。

3.3視距內(nèi)（VLOS：VisualLineofSight）飛行，是指無人機在駕

駛員或觀測員與無人機保持直接目視視覺接觸的范圍內(nèi)運行，且該范圍為

目視視距內(nèi)半徑不大于500米，人、機相對高度不大于120米。

3.4無人機地面站，也稱無人機遙控站，是指包括用于操縱無人機的

遙控器，顯示器，數(shù)傳和圖傳等設備系統(tǒng)的總稱。

3.5無人機云臺，是指無人機用于安裝、固定攝像機等任務載荷的支

撐設備。

3.6飾面層，是指附著于建筑外墻或屋面外側(cè)，起裝飾作用的構造層。

3.7空間分辨力，是指紅外熱像儀分辨物體空間幾何形狀細節(jié)的能力。

3.8圖像處理，是指對紅外熱像圖進行除噪聲、圖像色彩調(diào)整、消除

背景、空鼓面積計算等處理。

3.9空鼓，是指飾面層與基層之間或飾面層內(nèi)部各層材料之間因相互

粘結(jié)不牢而出現(xiàn)的分層現(xiàn)象。

3.10缺陷率，此指標為建筑外墻飾面檢測主要判斷指標，缺陷率=

缺陷面積/檢驗批總面積*100%。

—2—

4.檢測儀器

4.1檢測儀器技術要求

4.1.1紅外熱像儀的性能指標應滿足下列條件：

（1）工作波段為8μm～14μm，且具備可見光成像輔助功能；

（2）檢測溫度范圍為-20℃～100℃；

（3）溫度顯示分辨率不大于0.08℃；

（4）測溫一致性不大于0.5℃；

（5）測溫準確度為±2℃；

（6）探測器像素值不小于320×240；

（7）空間分辨力不小于1mrad。

4.1.2紅外熱像儀應具有產(chǎn)品合格證。

4.1.3紅外熱像儀應定期進行校準，并應符合下列規(guī)定：

（1）紅外熱像儀校準方法應按本標準執(zhí)行；

（2）校準項目應包括溫度示值誤差和測溫一致性；

（3）校準有效期不宜超過1年。

4.1.4多旋翼無人機系統(tǒng)性能指標應滿足下列條件：

（1）云臺角度抖動量不超過±0.01°；

（2）無人機加紅外熱成像機等載荷總質(zhì)量不超過7kg；

（3）無人機單程飛行續(xù)航時間不短于10分鐘；

（4）無人機應具備抵抗5m/s風速的抗風性能；

（5）無人機支持GPS或北斗定位等常用定位模式參與飛行控制。

4.2使用環(huán)境條件

無人機以及紅外熱像儀的使用環(huán)境條件應符合下列規(guī)定：

（1）環(huán)境溫度應在-5℃～40℃；

（2）環(huán)境濕度應小于90％，待測區(qū)域不應有明水；

—3—

（3）在晴天、低風速的條件，且風速不宜大于4m/s；

（4）大面積反光裝飾面環(huán)境下不適宜采用紅外熱像儀檢測設備；

（5）采用紅外熱像儀檢測環(huán)境應處于溫度變化過程中(升溫或降溫)。

5檢測程序

無人機加載紅外熱像法檢測建筑外墻及屋面飾面層粘結(jié)質(zhì)量工作程

序，應按圖1進行。

圖1

5.1作業(yè)準備

5.1.1在接受委托前，接受委托的無人機駕駛員需要符合下列規(guī)定：

—4—

（1）無人機駕駛員需要獲得依據(jù)行業(yè)標準認可頒發(fā)的駕駛員合格證

后，須取得依據(jù)本標準中對于建筑檢測相關質(zhì)量工作的能力要求頒發(fā)的無

人機建筑檢測應用合格證，方能操控其合格證對應等級的無人機進行現(xiàn)場

檢測工作。

（2）在中華人民共和國境內(nèi)最大起飛重量為250克以上(含250

克)的民用無人機擁有者須依據(jù)民航相關法規(guī)進行實名登記。

（3）無人機運行應滿足通用航空運行相關法規(guī)，運行前依據(jù)無人機

相關運行法規(guī)要求，接入無人機云系統(tǒng)以向航空管制部門提供所需的動態(tài)

運行監(jiān)控數(shù)據(jù)。

5.1.2接受委托后，應進行現(xiàn)場調(diào)查和資料收集，并應包括下列內(nèi)容：

（1）檢測飛行區(qū)域合法性；

（2）建筑物結(jié)構形式、規(guī)模、飾面情況、使用時間；

（3）建筑設計圖紙；

（4）建筑物方位、朝向、日照、周邊環(huán)境遮擋或反射情況；

（5）建筑物冷、熱源部位及工作情況；

（6）建筑物外墻滲漏、開裂、脫落及維修等情況；

（7）建筑飾面材料施工方法及養(yǎng)護維修記錄。

5.1.3檢測前應編寫檢測技術方案，并應符合下列規(guī)定：

（1）檢測技術方案應依據(jù)委托的內(nèi)容、現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果和收集的資料

編寫。

（2）檢測技術方案應包括下列內(nèi)容：

（i）檢測時間和地點；

（ii）被檢墻面的方位及檢測時段；

（iii）無人機飛行路線，在飛行計劃的地圖中標注出來；

（iv）無人機飛行高度和墻面距離、拍攝角度及拍攝次數(shù)（應保證被

—5—

測建筑物周邊環(huán)境無障礙物遮擋，并應保證所得圖易于識別）；

（v）針對無人機無法檢測的墻面，手持紅外熱成像拍攝補充方案

（vi）對檢測結(jié)果進行驗證的方法。

5.1.4檢測時段可按本規(guī)程附錄1確定。

5.2現(xiàn)場作業(yè)程序

5.2.1紅外熱像法現(xiàn)場檢測時，除滿足以上條款標準外，應注意下列

情況的影響：

（1）降水、霧霾、揚塵等因素的影響；

（2）拍攝距離與角度及光學變焦鏡頭的影響，所選拍攝距離與角度

及光學變焦鏡頭宜確保每張紅外熱像圖的最小可探測面積在目標物上不

大于50mm×50mm；

（3）外墻飾面材料發(fā)射率的影響。常用飾面材料表面發(fā)射率可按本

規(guī)程附錄2確定；

（4）建筑物內(nèi)外冷熱源的影響；

（5）相鄰建筑物對待測目標物區(qū)域的影響；

（6）待測區(qū)域存在污垢、滲漏等情況的影響；

（7）建筑物外立面凹凸狀外形構造陰影區(qū)域及幕墻、門窗等反射陽

光不均勻?qū)е碌挠绊懀?/p>

（8）建筑物高度、方向、風速變化的影響；

（9）建筑物結(jié)構變化(冷、熱橋)導致溫度場異常的影響；

（10）建筑周圍障礙物和爬墻植物對無人機拍攝的影響；

（11）盡量避開在人群聚集區(qū)的正上空檢測。

5.2.2現(xiàn)場作業(yè)步驟

（1）無人機起飛檢查：

（i）飛行前檢查：

—6—

a）機頭方向；

b）GPS朝向；

c）主控安裝方向；

d）各個旋翼轉(zhuǎn)向是否匹配；

e）電氣連接各部分是否牢靠。

（ii）通電檢查：

a）打開遙控器，然后接通總電源；

b）主控通電后，保持飛機靜止，不要觸碰，待LED燈在紅綠交替閃

爍完成后，觀察LED狀態(tài)指示燈顏色；

c）來回切換飛行模式開關，觀察LED燈飛行模式與模式通道開關位

置保持一致。

（iii）低空試飛：

a）保證距飛行器至少10米距離，等待飛控系統(tǒng)搜星正常；

b）在姿態(tài)模式下，將遙控器左右操控桿同時扳到右下角，電機解鎖

并從電機開始輪流啟動；

c）電機完全啟動后，輕推油門桿至30%左右時保持輕微打滾轉(zhuǎn)俯仰

桿，觀察電機加速趨勢是否與桿量一致。若一致，則滾轉(zhuǎn)、俯仰桿回中，

繼續(xù)推油門，直到飛行器離地。

（2）使用地面站調(diào)試紅外熱成像儀器及設備，使其處于正常工作狀

態(tài)。

（3）記錄天氣、氣溫、日照、風速、飾面層表面溫度等。

（4）拍攝并記錄被測區(qū)域紅外及可見光圖像。

（5）驗證疑似缺陷部位。

（6）填寫檢測記錄表，記錄表格式可按本標準附錄3執(zhí)行。

6.檢測數(shù)據(jù)分析

—7—

6.1紅外熱像圖分析時，應采用易識別粘結(jié)缺陷的圖像表達檢測結(jié)果。

6.2紅外熱像圖分析應包括下列內(nèi)容：

（1）對分塊拍攝的紅外熱像圖進行準確的拼接合成；

（2）對合成后的圖像進行幾何修正；

（3）除去背景，選擇適宜的溫度范圍，選用2色～3色顯示圖像，

突出缺陷在圖像中的分布；

（4）采用箭頭、框圖等標注方法說明缺陷位置及范圍；

（5）將經(jīng)過處理得到的缺陷分布圖與所測外墻立面可見光圖像準確

疊加，輸出結(jié)果圖。

6.3粘結(jié)缺陷判定可按下列步驟進行：

（1）對紅外熱像圖和可見光圖像進行分析處理，得到所測飾面層紅

外熱像和可見光粘結(jié)缺陷標記圖像；

（2）根據(jù)檢測現(xiàn)場的實際環(huán)境和條件，排除周邊環(huán)境的影響，得出

檢測結(jié)果，必要時，應采用輔助檢測方法驗證檢測結(jié)果；

（3）推定飾面層粘結(jié)缺陷部位和程度。

7.檢測結(jié)論和報告

7.1根據(jù)檢測結(jié)果，應對建筑外墻飾面層粘結(jié)質(zhì)量進行分級，給出措

施建議，并應符合表1的規(guī)定。

表1建筑外墻及屋面飾面層粘結(jié)質(zhì)量分級及措施建議

等級缺陷率分級措施建議

Ⅰ≤5%無明顯缺陷可不采取措施

Ⅱ＞5%有明顯缺陷應采取措施

7.2檢測報告應包括下列內(nèi)容：

（1）工程名稱及工程概況；

（2）委托單位；

—8—

（3）檢測單位及人員名稱；

（4）檢測儀器型號及編號；

（5）檢測區(qū)域范圍及被測墻面軸線位置；

（6）檢測區(qū)域墻體飾面材料類型；

（7）檢測時間、環(huán)境和條件；

（8）檢測數(shù)據(jù)(紅外熱像圖及相同位置的可見光圖像)；

（9）檢測結(jié)論；

（10）圖釋，或者無人機3D建模并在模型中標注缺陷位置；

（11）建議采取措施和需要的補救材料。

8.紅外熱像儀校準方法

8.1紅外熱像儀校準的環(huán)境條件應符合下列規(guī)定：

（1）環(huán)境溫度應為(23±5)℃，濕度不應大于85％RH；

（2）應滿足校準設備和被校準熱像儀的適用條件要求；

（3）不應有強環(huán)境熱輻射。

8.2校準紅外熱像儀的儀器及設備應符合下列規(guī)定：

（1）宜采用鉑電阻溫度計、熱電偶或輻射溫度計測量黑體輻射源溫

度；

（2）黑體輻射源的溫度范圍應滿足被校準熱像儀的技術要求。

8.3紅外熱像儀的校準項目應包括外觀、示值顯示、示值誤差、測溫

一致性。

8.4紅外熱像儀的外觀可通過手動、目測檢查，且熱像儀的外殼、機

械調(diào)節(jié)部件、外露光學元件、按鍵、電器連接鍵等不應有影響熱像儀測量

功能的缺陷。

8.5紅外熱像儀的示值顯示可手動、目測檢查，且熱像儀的示值顯示

效果不應有影響正常使用的缺陷。

—9—

8.6紅外熱像儀的示值誤差校準應符合下列規(guī)定：

（1）校準溫度點應為量程的上、下限及量程的中間值。

（2）應清潔熱像儀光學外露元件。

（3）應安裝附加光學鏡頭等光學元件。

（4）應根據(jù)熱像儀的聚焦范圍要求、光學分辨力及黑體輻射源直徑，

確定測量距離。

（5）校準前，應將熱像儀預先開機。

（6）應根據(jù)熱像儀的使用要求，輸入量程和校準條件數(shù)據(jù)，且校準

時熱像儀發(fā)射率參數(shù)應設置為1或等于黑體輻射源發(fā)射率。

（7）在進行示值誤差校準之前，應完成熱像儀的使用說明要求的對

測量結(jié)果有影響的操作。

（8）應將被校準熱成像儀置于點溫度測試模式，測量黑體輻射源目

標中心溫度。在每一個校準溫度點，應至少進行4次測量，并應同時記錄

黑體輻射源參考標準的測量值（tBBi.j）、被校準熱成像儀示值（ti.j）和

被校準熱成像儀當前量程。

（9）黑體輻射源輻射溫度平均值（tBBi）可按下式計算：

式中：（tBBi.j）——在第i個校準溫度點，標準器的第j個黑體輻

射源溫度測量值;（mi）——在第i個校準溫度點的測量次數(shù)；mi>4；

（10）被校準熱成像儀示值平均值（ti）可按下式計算：

—10—

式中：（ti.j）——在第i個校準溫度點，被校準熱成像儀的第j

個示值；（mi）——在第i個校準溫度點的測量次數(shù)；mi>4；

（11）第i個校準溫度點的被校準熱成像儀的示值誤差(ti)可按下

式計算：

ti=ti—tBBi(i=1,2,3…n)

8.7紅外熱像儀的測溫一致性校準應符合下列規(guī)定：

（1）應根據(jù)熱像儀實際使用情況設定黑體輻射源溫度，宜為100℃；

（2）應清潔熱像儀光學外露元件；

（3）應安裝附加光學鏡頭等光學元件；

（4）校準前，應將熱像儀預先開機；

（5）應根據(jù)熱像儀的使用要求，輸入量程和校準條件數(shù)據(jù)，且校準

時熱像儀發(fā)射率參數(shù)應設置為1或等于黑體輻射源發(fā)射率；

（6）應根據(jù)熱像儀的聚焦范圍要求、光學分辨力及黑體輻射源直徑，

確定測量距離。在進行測溫一致性測試時，不應使用熱像儀的數(shù)字變焦功

能；

（7）在進行測溫—致性校準之前，應完成熱像儀使用說明要求的對

測量結(jié)果有影響的操作；

（8）應將被校準熱像儀顯示器畫面劃分為9個區(qū)域，且9個區(qū)域的

中心點應分別標記；

（9）在實驗條件下，當黑體輻射源的尺寸不能完全覆蓋熱像儀視場

時，應采用腔式黑體輻射源進行測溫一致性測試，并應調(diào)整熱像儀或黑體

輻射源位置，使黑體輻射源中心分別成像于標記點，使用熱像儀測量黑體

輻射源中心溫度；當黑體輻射源的尺寸能完全覆蓋熱像儀視場時，應采用

面黑體輻射源進行測溫一致性測試，調(diào)整熱像儀或黑體輻射源位置，使面

輻射源清晰成像，并將熱像儀發(fā)射率參數(shù)設置為面輻射源發(fā)射率。應分別

—11—

測量并記錄標記點溫度tri和tr5，且測量順序應為5→i→5(i＝1、2、…9，

i≠5)；

（10）被校準熱像儀測溫儀執(zhí)行的值Φi可按以下式計算：

Φi=tri-tr5(i＝1、2、…9，i≠5)

式中：tri———在i個標記點，被校準熱像儀示值的平均值。

9.資質(zhì)要求

無人機駕駛員需要獲得依據(jù)行業(yè)標準認可頒發(fā)的駕駛員合格證后，須

取得依據(jù)本標準中對于建筑外墻相關質(zhì)量工作的能力要求頒發(fā)的無人機

建筑外墻檢測應用合格證，方能操控其合格證對應等級的無人機進行現(xiàn)場

檢測工作。

無人機建筑外墻檢測應用合格證有效期將與其駕駛員合格證有效期

保持一致。

9.1理論知識要求

（1）多旋翼飛行操縱技術

（2）建筑設計圖紙認知

（3）紅外熱像原理及干擾因素

（4）圖像修正原理

9.2操作技能要求

（1）多旋翼無人機飛行前檢查；

（2）紅外熱像儀校準操作；

（3）拍攝并記錄被測區(qū)域紅外及可見光圖像；

（4）紅外熱像圖分析操作；

（5）紅外熱像儀分辨物體空間幾何形狀細節(jié)的能力；

（6）對紅外熱像圖進行除噪聲、圖像色彩調(diào)整、消除背景、空鼓面

積計算等處理。

—12—

9.3考核

9.3.1考核方式

學員通過經(jīng)認可的培訓單位依據(jù)要求的理論知識與操作技能培訓大

綱培訓后，方可參加由協(xié)會組織的理論及實踐考試。參加實踐考試前須通

過理論考試，實踐考試通過后方可取得無人機建筑外墻檢測應用合格證。

9.3.2考試標準

9.3.2.1理論考試的準考條件和通過成績

理論考試的申請人應于參加理論考試前出示本人的居民身份證、無人

機駕駛員合格證以及培訓單位提供的結(jié)業(yè)證明表明其已完成培訓課程，理

論考試的程序與通過成績由協(xié)會確定。

9.3.2.2實踐考試的準考條件和科目

實踐考試的申請人應于參加實踐考試前24個日歷月內(nèi)通過3.2.1提

及的理論考試，且出示本人的居民身份證、無人機駕駛員合格證以及培訓

單位提供的結(jié)業(yè)證明表明其已完成培訓課程，實踐考試的程序與通過成績

由協(xié)會確定。實踐考試的科目如下：

（1）多旋翼無人機飛行前檢查；

（2）紅外熱像儀外觀、示值顯示、示值誤差、測溫一致性的校準操

作；

（3）多旋翼無人機任意模式下的起降、繞點飛行與定區(qū)域拍攝；

（4）紅外熱像圖分析。

—13—

附錄1

全國部分城市紅外熱像法檢測外墻

及屋面飾面粘結(jié)質(zhì)量適宜檢測時段（資料性附錄）

建筑立面的朝向

城市

東南西北

北京7:00—9:0011:00—13:0015:00—17:0011:00—13:00

上海8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

南寧8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

廣州8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

福州8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

貴陽8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

長沙8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

鄭州8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

武漢8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

西安8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

重慶8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

杭州8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

南京8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

南昌8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

合肥8:00—9:0011:00—13:0015:00—16:0011:00—13:00

—14—

附錄2

常用飾面材料表面發(fā)射率（資料性附錄）

材料名稱狀態(tài)溫度（°C）發(fā)射率

水泥砂漿干燥常溫0.54

光滑、釉面20°0.92

白色、發(fā)光常溫0.7~0.75

飾面磚

紅色、粗糙20°0.88~0.93

黃色、平滑耐火磚20°0.85

大理石光滑常溫0.94

—15—

附錄3

檢測記錄表

工程名稱：地址：

儀器名稱：編號：

基層材料：飾面材料：

天氣：氣溫：

風速：日照情況：

飾面層

編分樓立面數(shù)碼拍攝