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        多旋翼無(wú)人機(jī)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用淺析

        2019-09-10 12:50:02孫振祥李云昊王波
        關(guān)鍵詞:民用應(yīng)用

        孫振祥 李云昊 王波

        摘 要:隨著多旋翼無(wú)人機(jī)技術(shù)逐漸成熟,多旋翼更加的簡(jiǎn)單、實(shí)用,人們已經(jīng)開始嘗試在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)使用多旋翼代替?zhèn)鹘y(tǒng)的作業(yè)方式。目前在膠為熱門的幾個(gè)領(lǐng)域內(nèi)已取得令人矚目的成績(jī),在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷地挖掘多旋翼的潛能??梢灶A(yù)見,在不久的將來(lái),多旋翼在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用將會(huì)越發(fā)普及,甚至?xí)嵏舱麄€(gè)傳統(tǒng)作業(yè)方式。

        關(guān)鍵詞:多旋翼;民用;應(yīng)用;作業(yè)方式

        0 引言

        自2010年大疆無(wú)人機(jī)將其大部分產(chǎn)品市場(chǎng)轉(zhuǎn)移至國(guó)內(nèi),國(guó)內(nèi)的多旋翼產(chǎn)品及其配件研發(fā)出現(xiàn)井噴式增長(zhǎng),各類大中小型無(wú)人機(jī)公司如雨后春筍般相繼成立。但是在航拍領(lǐng)域,大疆已經(jīng)將市場(chǎng)牢牢掌握在手里,其它公司根本無(wú)利可圖。而單純的無(wú)人機(jī)平臺(tái)對(duì)消費(fèi)者而言并無(wú)實(shí)際意義。于是各家公司在開發(fā)多旋翼產(chǎn)品的同時(shí),也試圖將產(chǎn)品引入到各個(gè)領(lǐng)域。目前多旋翼無(wú)人機(jī)已在教育教學(xué)、農(nóng)業(yè)植保、管線巡檢、航空測(cè)繪、物流運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域廣泛展開并有多項(xiàng)成功案例,在其他領(lǐng)域的應(yīng)用還在不斷挖掘中。

        1 教育教學(xué)

        1.1 啟蒙教育

        隨著生活質(zhì)量不斷提升,孩子的教育越來(lái)越受到關(guān)注,而無(wú)人機(jī)知識(shí)教學(xué),無(wú)疑是最受歡迎的學(xué)科之一,而無(wú)人機(jī)中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、最容易實(shí)現(xiàn)的非多旋翼莫屬。自2014年前后,便有多家公司與某些中學(xué)達(dá)成了一些列協(xié)議,合理利用業(yè)余時(shí)間,充分發(fā)揮學(xué)生的興趣愛好,開展多旋翼知識(shí)普及。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一次很好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),對(duì)企業(yè)來(lái)講確實(shí)一次難得的宣傳事項(xiàng),從而達(dá)到了雙方共贏的效果,啟蒙教育知識(shí)普在一些中學(xué)甚至大學(xué)中已被列入選修課程。

        1.2 飛行執(zhí)照培訓(xùn)

        非專業(yè)應(yīng)用的多旋翼無(wú)人機(jī)一般都需要一個(gè)飛手進(jìn)行操縱,早期的多旋翼處于不成熟階段,飛行過程具有一定的危險(xiǎn)性,危險(xiǎn)的來(lái)源主要為人為操作。研發(fā)多旋翼的同時(shí),某些公司另辟蹊徑專門搞無(wú)人機(jī)飛手培訓(xùn),最為典型的就是北方天途科技,通過自身努力,成為全國(guó)首批具有AOPA資格證書頒發(fā)的企業(yè)之一,到目前為止拿到AOPA證書畢業(yè)的多旋翼飛手?jǐn)?shù)以萬(wàn)計(jì),也令嘚北方天途紅極一時(shí)。

        2 農(nóng)業(yè)植保

        多旋翼無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最多的莫過于噴灑農(nóng)藥,傳統(tǒng)的噴藥方式為人工噴灑,人工噴灑效率低,約30-40min/畝,藥物彌漫在空氣中容易引發(fā)藥物中毒,藥物噴灑不均或噴灑不到位。相比于人工噴灑,多旋翼進(jìn)行植保作業(yè)時(shí),可充分利用旋翼的下旋風(fēng)將藥物均勻有效的噴灑在植物葉片表面,而操作人員遠(yuǎn)離藥物,可直接避免藥物中毒。多旋翼植保機(jī)隨著技術(shù)的不斷成熟,噴灑效率逐漸提高,目前可以達(dá)到人工噴灑的4-5倍甚至更多。

        最早進(jìn)行農(nóng)業(yè)植保的多旋翼無(wú)人機(jī)種類很多,性能不一,最有名氣的要屬極飛科技的P系列植保保機(jī)。從最初的飛手手動(dòng)操作到現(xiàn)在多架飛機(jī)全自主集群飛行,從人工手動(dòng)配藥加藥,到現(xiàn)在智能配藥桶等等一些列技術(shù)革新,大大縮短操作時(shí)間,提高工作效率,使得多旋翼在植保領(lǐng)域大放異彩。

        3 管線巡檢

        3.1 電力巡檢

        我國(guó)高壓電線路分布較廣,分布區(qū)域地形比較復(fù)雜,特別是西部地區(qū),一般都分布在山頂或崎嶇的荒蕪地面。而電力線以及線塔長(zhǎng)期暴漏,風(fēng)吹日曬,極易發(fā)生故障,所以需要定期檢查維護(hù)。目前的人工巡線方案時(shí)間太長(zhǎng)、人工成本較高,發(fā)生自然災(zāi)害時(shí)電網(wǎng)安全情況需要第一時(shí)間掌握,人工巡檢時(shí)還要承擔(dān)很大的風(fēng)險(xiǎn)[1]。多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行線路巡檢則可以完美的解決這些問題。

        由于電線及線塔屬于不移動(dòng)物體,特別適用于固定航線飛行。多旋翼搭載相應(yīng)的設(shè)備后,設(shè)定飛行航線以及起降點(diǎn),完全可以實(shí)現(xiàn)全自主飛行作業(yè)。操作簡(jiǎn)單,運(yùn)輸方便,在經(jīng)濟(jì)效益方面具有非常突出的優(yōu)勢(shì)。例如某公司負(fù)責(zé)一段位于山區(qū)的線路巡線任務(wù),傳統(tǒng)的工作方式是人徒步登上山頂,然后爬上線塔去確定故障點(diǎn)。以某段線路跳閘為例,10個(gè)人進(jìn)行重點(diǎn)段故障排查,攀登線塔每人需要3h,線塔巡視每人需要4h,耗時(shí)較長(zhǎng)。若應(yīng)用多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行該段故障點(diǎn)查找工作,實(shí)測(cè)僅需2h,大大縮短了巡視時(shí)間及員工高空作業(yè)時(shí)間[1]。

        3.2? 石油管道巡檢

        石油管道巡檢與電力巡檢極為相似,固定的巡檢路線以及固定的作業(yè)方式。與電力巡檢不同的是,電力巡檢可以以電塔為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域劃分,巡檢路徑較短,而石油管道并沒有明顯的分界點(diǎn),進(jìn)行區(qū)域劃分時(shí)一般巡檢路徑都較長(zhǎng),多旋翼無(wú)人機(jī)很難實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離巡檢任務(wù)。雖然多旋翼在石油管道巡線中的應(yīng)用并沒有達(dá)到預(yù)期效果,但憑借其自身的絕對(duì)優(yōu)勢(shì),目前仍有企業(yè)將多旋翼引入到石油管路巡檢中來(lái)。

        4 航空測(cè)繪

        多旋翼無(wú)人機(jī)航測(cè)是指通過多旋翼搭載高清相機(jī),對(duì)地面進(jìn)行連續(xù)拍照獲取照片,結(jié)合數(shù)據(jù)處理、圖片質(zhì)量控制、測(cè)圖等步驟獲取地形圖的一套系統(tǒng)[2]。傳統(tǒng)測(cè)繪作業(yè)是通過人工攜帶特定的設(shè)備進(jìn)行多點(diǎn)標(biāo)記測(cè)量,然后綜合大量數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制某區(qū)域的地形圖,費(fèi)時(shí)費(fèi)力成本高。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)、差分定位技術(shù)、圖像處理技術(shù)的不斷提升,在空中進(jìn)行地面測(cè)繪成為了可能。

        由于多旋翼具有攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、起降場(chǎng)地要求低等特點(diǎn),人們開始將多旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)引入到測(cè)繪領(lǐng)域中來(lái)。多旋翼系統(tǒng)裝配實(shí)時(shí)差分定位系統(tǒng),可將飛機(jī)的精準(zhǔn)位置記錄下來(lái)并傳遞給搭載的高清攝像機(jī),這樣拍攝后的照片就具備了特別精準(zhǔn)的地理位置信息,再通過后續(xù)圖像處理技術(shù)進(jìn)行合成,就可以輕易的獲取目標(biāo)區(qū)域的地形圖。目前某些企業(yè)已經(jīng)將多旋翼航測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用到國(guó)土資源測(cè)繪、城市規(guī)劃高空測(cè)繪等行業(yè)中。

        5 物流運(yùn)輸

        隨著阿里巴巴以及后續(xù)一系列的網(wǎng)商平臺(tái)建立,國(guó)內(nèi)的物流運(yùn)輸行業(yè)隨繼快速發(fā)展,競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,運(yùn)送速度快且成本低是每個(gè)消費(fèi)者都希望看到的,這也就成為各物流公司發(fā)展的重點(diǎn)方向[3]。物流運(yùn)輸不是簡(jiǎn)單的把一件物品從一個(gè)點(diǎn)運(yùn)送到另一個(gè)點(diǎn),而是一整套復(fù)雜且專業(yè)的系統(tǒng),要想實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)無(wú)誤且高效的完成整個(gè)運(yùn)輸流程,無(wú)人化作業(yè)無(wú)疑是最佳選擇。整個(gè)物流運(yùn)輸過程中無(wú)人化程度最高的就屬智能倉(cāng)儲(chǔ),采用無(wú)人化掃碼入庫(kù)、自動(dòng)分揀、按規(guī)則入庫(kù),精準(zhǔn)高效。

        鑒于這個(gè)成熟的技術(shù),各家公司又在考慮終端配送無(wú)人化,即通過多旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)配合智能無(wú)人機(jī)場(chǎng),完成最后一步運(yùn)輸過程--分揀點(diǎn)到蜂巢柜或另一個(gè)智能無(wú)人機(jī)場(chǎng)。物流公司現(xiàn)行的終端配送服務(wù)是由配送員騎電動(dòng)車進(jìn)行配送,人工成本高且時(shí)效性差。與之相比,智能無(wú)人機(jī)場(chǎng)配合多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行終端配送,可在10-30min內(nèi)將物品運(yùn)送至客戶手中,真正的實(shí)現(xiàn)高效率。2017年一飛智控自主研發(fā)的“梧桐”無(wú)人機(jī)廠以及配套的“鸞鳳”無(wú)人機(jī)終端配送系統(tǒng),成為業(yè)界矚目的一顆新星,真正實(shí)現(xiàn)了“最后5km運(yùn)輸”。

        圖3 鸞鳳無(wú)人機(jī)和梧桐無(wú)人機(jī)場(chǎng)

        隨著物流業(yè)繼續(xù)發(fā)展以及多旋翼技術(shù)革新,多旋翼在物流運(yùn)輸領(lǐng)域所占的份額會(huì)越來(lái)越高,終有一天會(huì)完全取代人工配送。

        結(jié)束語(yǔ)

        多旋翼無(wú)人機(jī)在上述幾大領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用發(fā)展如火如荼,在如此之大的應(yīng)用潛力以及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)條件下,多旋翼只會(huì)越來(lái)越引人注目,發(fā)展也會(huì)越來(lái)越好。除此之外,在森林防火、城市建筑消防、森林救援、水上救援、災(zāi)區(qū)救援、災(zāi)區(qū)網(wǎng)絡(luò)通訊中繼等領(lǐng)域中,多旋翼也曾多次被應(yīng)用在實(shí)際當(dāng)中,發(fā)揮了不可替代的作用。只是限于目前各領(lǐng)域內(nèi)整體方案并不完善,多旋翼的應(yīng)用仍處于摸索前進(jìn)狀態(tài)??梢灶A(yù)見的是,在不久的將來(lái),當(dāng)各個(gè)領(lǐng)域?qū)ψ陨淼膶?shí)際需求明確以后,各無(wú)人機(jī)公司必將會(huì)制定出整套的方案供消費(fèi)者使用,到那時(shí),多旋翼的應(yīng)用將會(huì)再次迎來(lái)大范圍的普及。

        參考文獻(xiàn)

        [1]林宇龍,李冰,王德宇,等.多旋翼無(wú)人機(jī)巡查系統(tǒng)在特高壓基建工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)電力,2017(12):26.

        [2]蔣汪洋,劉洪源,劉頌,等.多旋翼無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用[J].測(cè)繪與空間地理信息,2018,41(5):198-201.

        [3]物流業(yè)發(fā)展報(bào)告.中國(guó)政府網(wǎng).[2015-03-20]

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