李 鵬，劉中海，肖 莉，張國玉，楚中會，楊傳甲

（1.新疆冠農果茸股份有限公司，新疆 庫爾勒 841000；2.新疆匯錦物流有限公司，新疆 庫爾勒 841000）

倉儲物流產業(yè)作為國民經(jīng)濟發(fā)展中的一個新興產業(yè)，正在全球范圍內推廣開來。棉花作為一種相當特殊的商品，在倉儲管理的過程中具備易燃、阻燃、自燃三種特性，為倉儲管理帶來了巨大的挑戰(zhàn)。我國棉花產量居世界首位，而新疆產棉量約占我國棉產量的50%，因原棉色澤好，“三絲”含量相對于其他棉區(qū)低，國內主要使用新疆棉。巴州既是新疆最重要的產棉基地，也是國家優(yōu)質長絨棉生產基地，做好棉花倉儲的消防安全工作尤為重要。由于棉花倉儲受倉儲堆場等場所占地面積大，堆垛數(shù)量多，室外溫度、濕度、空氣等多種因素影響，企業(yè)消防安全設施不完善，加之人防技防措施不到位，火災發(fā)現(xiàn)晚，報警遲導致貽誤最佳滅火時機往往造成巨大的經(jīng)濟損失。所以及早發(fā)現(xiàn)火情，有效控制和撲救棉花倉儲場所火災成為確保其安全的重要措施。本公司通過引入大華DH-UAV-X820四旋翼智能無人機巡航系統(tǒng)，加強技防措施，增強消防體系，降低棉花倉儲的火災發(fā)生率，促進棉花倉儲企業(yè)的健康發(fā)展。

1.智能無人機巡航系統(tǒng)結構分析

無人機是利用無線電遙控或自備程序控制的一種自帶動力、可遠程遙控和GPS定位導航自主飛行的飛行器，無人機系統(tǒng)由飛行平臺、飛機負載和地面站三大部分組成。其中，飛行平臺主要是無人機機架部分，包括導航、飛控、動力、電源等；飛機負載由云臺和相機組成，相機可選擇可見光或熱成像相機，并預留多種接口；地面站系統(tǒng)有一體化遙控器和地面站組成，主要用于對無人機的控制。

圖1

飛行平臺主要由以下各模塊組成：導航模塊可以定位無人機的實時位置，設計使用GPS模塊；飛控是無人機的飛行管理與核心控制系統(tǒng)，基本任務是當無人機在空中飛行受到干擾時保持飛機姿態(tài)與航跡的穩(wěn)定，以及按地面無線傳輸指令的要求，改變飛機姿態(tài)與航跡，并完成導航計算、遙測數(shù)據(jù)傳送、任務控制與管理等。動力系統(tǒng)中電機帶動螺旋槳可為無人機提供動力，通過改變四個電機的轉速，可以控制無人機進行前后、左右、升降以及旋轉和翻轉等動作。電源模塊可以為無人機飛行、云臺的旋轉控制，以及數(shù)據(jù)傳輸模塊等提供能源保障。圖傳和數(shù)傳是無人機與地面站建立通訊的傳輸通道，用于傳輸視頻數(shù)據(jù)和飛行數(shù)據(jù)。飛機負載的云臺設計為三軸增穩(wěn)云臺，支持俯仰、平移、橫滾3個維度的運動，內置姿態(tài)傳感器和圖像穩(wěn)定系統(tǒng)，不管是無人機本身的抖動還是俯仰、橫滾時，云臺都能夠保持穩(wěn)定，進而保證相機圖像的質量。云臺設計為可拆卸，可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境需要選擇可見光或熱成像的攝像機，或者其他掛載。云臺相機內置MicroSD卡槽，以保障圖傳鏈路出現(xiàn)故障時仍能不間斷進行錄像。地面站系統(tǒng)由一體化遙控器和地面站組成，一體化遙控器內置7寸電容式觸摸屏，不僅可以顯示無人機的各項飛行數(shù)據(jù)，也可以在地圖模式下顯示無人機的位置，或者顯示云臺相機的實時圖像。并且可以和傳統(tǒng)地面站一樣設置航點、規(guī)劃航行線路等。地面站可以將無人機的圖像和相關數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)降孛婧笈_管理中心，以便指揮人員了解情況進行決策。

2.智能無人機巡航系統(tǒng)組網(wǎng)架構

圖2

無人機系統(tǒng)主要是采用無線傳輸接收或發(fā)射數(shù)據(jù)，將無人機的各項飛行數(shù)據(jù)及云臺相機的圖像視頻信號通過無線圖傳技術實時傳輸?shù)降孛嬲荆瓿珊较?、航線等遠程遙控。遙控通道主要用于一體式遙控器手動操控無人機。一體式遙控器集遙控顯示功能于一體，既可以直接進行手動操控，并在7寸觸摸屏上查看云臺攝像機圖像；也可以設置飛行線路和飛行任務等。指揮中心作為無人機的管理終端，可以將無人機的實時圖像及數(shù)據(jù)通過大屏電視墻或者客戶端電腦直觀地顯示，以便于對現(xiàn)場情況及時、準確地進行指導和指揮，同時將數(shù)據(jù)實時儲存，形成數(shù)據(jù)庫，為后期的數(shù)據(jù)追溯提供依據(jù)。

3.智能無人機分類及特點

無人機根據(jù)能源驅動方式可以分為兩種：一種是電能驅動，無人機內置鋰電池，以鋰電池為驅動能源進行工作，通常發(fā)生故障時自身不會成為另外的著火源，適用于森林消防巡查、棉花倉儲等；弊端是鋰電池續(xù)航時間短，作業(yè)半徑有限，無人機無法長時間或較長距離的作業(yè)。第二種是油動，采用柴油或者汽油作為能源，優(yōu)點是其持續(xù)工作能力強，作業(yè)半徑廣，但缺點是一旦出現(xiàn)故障造成墜機，會引發(fā)新的火災，加大火災形勢，造成更大的損失，需謹慎選擇使用場合。

無人機遙感技術綜合了無人機和遙感技術的特點，可以自動快速獲取物流區(qū)域儲存信息。無人機搭載的攝像裝備其影像分辨率達到厘米級別，可實現(xiàn)高空間，大面積巡檢，也可實現(xiàn)低空間較小范圍精確監(jiān)測。通過多光譜分析，得到大面積測區(qū)的各項檢測數(shù)據(jù)。無人機的數(shù)據(jù)采集和處理能力是人工檢測采集的數(shù)十倍。同時利用機載熱成像可以對園區(qū)進行實時熱源檢測，及時發(fā)現(xiàn)火情，可實時發(fā)送提示報警信息。

4.無人機在棉花倉儲巡檢系統(tǒng)中的應用

因棉花倉儲物流園區(qū)占地面積較為特殊，東西方向長約2400米，最寬處約600米，以往采用人工巡檢的方法，巡視一周需要一個小半時，經(jīng)常出現(xiàn)漏巡、巡查不到位現(xiàn)象，且棉花堆垛普遍堆放較高，巡視人員看不到垛頂狀況，存在巡視死角，而且人工巡檢對巡檢人員責任心要求較高，可控性復雜。通過新增無人機巡查系統(tǒng)，由監(jiān)控中心一鍵操作，實現(xiàn)由無人機自動化巡檢巡視，實時監(jiān)控，數(shù)據(jù)信息化管理，巡檢效率提高，巡視全面，且巡視一周只需要半個小時，進一步提升棉花倉儲物流日常維護管理精細化管理水平。且采用人防+技防相結合的方式，極大地提高了棉花倉儲的安全管控，降低火災發(fā)生率。

圖3

通過無人機搭載的熱成像攝像機，在控制系統(tǒng)設定溫度報警，當溫度大于夏季30℃（冬季20℃）自動報警，操作人員能夠第一時間接受報警信息，對溫度異常點進行重點檢查，同時及時通知現(xiàn)場管理人員趕赴溫度異常點進行確認。紅外熱成像技術不受惡劣天氣的影響，無論大霧還是夜晚都可以正常工作。通過無人機搭載紅外技術，可以使施工現(xiàn)場的安全檢查更加智能，適應復雜的環(huán)境，節(jié)約人工檢測成本，消除安全隱患。

圖4

通過無人機巡檢操作系統(tǒng)對巡查任務進行設定，可固化巡查航線，操作人員將無人機放置到指定起降位置，在初次設定巡航路線后，通過無人機攜帶的GPS導航模塊將路線坐標傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)保存，設定巡航周期，監(jiān)控中心人員一鍵式啟動無人機后，無人機按照系統(tǒng)設定的路線進行自動化巡檢，巡檢過程中發(fā)現(xiàn)異常會及時在控制終端報警，由監(jiān)控人員確認及時進行處理，巡查結束后返回指定位置后自動將巡檢數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)管理平臺，形成巡查報告保存至存儲期內。

無人機還具備自動躲避障礙物功能，棉花倉儲現(xiàn)場布置有大量的避雷設備和監(jiān)控設備，高度超過30米，無人機在設置了自動巡航后，巡航高度固定，正常設定為15米，當無人機在巡檢時當遇到障礙物時，自動避障系統(tǒng)能夠及時地避開飛行路徑中的障礙物，繼續(xù)進行巡視工作，保障無人機自身安全的同時減少人員操作的工作強度。

5.結語

隨著無人機技術的進一步發(fā)展及其在消防行業(yè)良好的應用效果，為倉儲物流行業(yè)消防防控工作提供基礎與保障，通過無人機在棉花倉儲巡檢中進行高空偵查、信息的收集和傳遞、指揮調度等，突破了傳統(tǒng)的人員巡查的局限性，降低人員工作強度，提高倉儲物流消防管控的安全等級，及時地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場前期火災，減少財產損失與人員傷亡。