孫志強(qiáng) 宋麗麗

1.北京中天鋒安全防護(hù)技術(shù)有限公司煙臺分公司 山東 煙臺 264000

2.山東正元數(shù)字城市建設(shè)有限公司 山東 煙臺 264000

智慧城市建設(shè)以提升城市管理和居民生活質(zhì)量為目標(biāo)，其中安全是一個(gè)重要的方面。傳統(tǒng)的安防監(jiān)控系統(tǒng)存在諸多局限性，如固定攝像頭視野受限、盲區(qū)等問題。而基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)可以通過空中巡航、實(shí)時(shí)監(jiān)控等特點(diǎn)有效解決這些問題，因此在智慧城市中的應(yīng)用前景廣闊。

1 基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢

1.1 靈活性

基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)具有許多優(yōu)勢，其中之一就是靈活性。以下是關(guān)于無人機(jī)在安防監(jiān)控方面的靈活性優(yōu)勢：第一，快速部署。無人機(jī)可以快速部署到任何需要監(jiān)控的區(qū)域，無需復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施和預(yù)先布線，這種便捷性使得無人機(jī)可以被迅速應(yīng)用于突發(fā)事件、臨時(shí)活動(dòng)或特定區(qū)域的監(jiān)控任務(wù)中。第二，多樣化的應(yīng)用場景。無人機(jī)可以適應(yīng)各種不同的應(yīng)用場景，如大型活動(dòng)現(xiàn)場監(jiān)控、邊境巡邏、建筑工地巡視等，無人機(jī)的靈活性使其能夠滿足不同領(lǐng)域和行業(yè)的安防監(jiān)控需求。第三，實(shí)時(shí)監(jiān)控與追蹤。配備攝像頭和傳感器的無人機(jī)可以提供實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集，無人機(jī)可以巡航、懸?；蚋S目標(biāo)，在空中任意位置進(jìn)行監(jiān)視，并通過視頻傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給操作人員，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)控與追蹤。

1.2 廣覆蓋性

基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)還具有廣覆蓋性的優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：第一，大范圍監(jiān)控。無人機(jī)可以飛越地面障礙物，進(jìn)行空中巡航，從而實(shí)現(xiàn)對大范圍區(qū)域的監(jiān)控。相比傳統(tǒng)的攝像機(jī)或監(jiān)控設(shè)備，無人機(jī)能夠提供更廣闊的視野和監(jiān)控范圍，可以迅速擴(kuò)大監(jiān)控的覆蓋面積。第二，靈活的飛行路徑。無人機(jī)可以根據(jù)監(jiān)控需求自由調(diào)整飛行路徑，通過預(yù)設(shè)的自主飛行路徑、航線規(guī)劃或遠(yuǎn)程操作，無人機(jī)可以根據(jù)實(shí)際情況選擇最佳路徑進(jìn)行監(jiān)控，覆蓋目標(biāo)區(qū)域的不同部分，確保全方位的監(jiān)控覆蓋。第三，快速響應(yīng)。無人機(jī)可以快速起飛并到達(dá)需要監(jiān)控的區(qū)域，在突發(fā)事件、緊急情況或短時(shí)間內(nèi)需要加強(qiáng)監(jiān)控的場景下，無人機(jī)可以快速部署，減少了人力資源的搬遷和設(shè)備布置的時(shí)間，有效提高了響應(yīng)速度[1]。

1.3 高清晰度

基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)還具有高清晰度的優(yōu)勢，具體如下：第一，無人機(jī)可以搭載高分辨率的攝像頭，比如4K甚至8K攝像設(shè)備。這些高分辨率的攝像頭能夠捕捉更加清晰、細(xì)節(jié)豐富的圖像，提供高質(zhì)量的監(jiān)控視頻。第二，無人機(jī)可以在空中飛行，相對于地面攝像設(shè)備，可以更容易地拍攝到遠(yuǎn)距離的目標(biāo)物體。高清晰度的攝像頭結(jié)合無人機(jī)的高空優(yōu)勢，可以輕松捕捉到遠(yuǎn)距離的細(xì)節(jié)，有助于警示異?；顒?dòng)或識別目標(biāo)對象。第三，部分無人機(jī)配備了可變焦攝像頭，可以通過調(diào)整焦距實(shí)現(xiàn)光學(xué)變焦。這使得操作人員可以將鏡頭對準(zhǔn)特定區(qū)域或目標(biāo)，并通過進(jìn)行放大來獲取更為清晰、詳細(xì)的畫面，提高監(jiān)控效果和追蹤能力。

1.4 實(shí)時(shí)性

基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)還具有實(shí)時(shí)性的優(yōu)勢，具體如下：第一，無人機(jī)可以快速起飛并到達(dá)目標(biāo)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)快速部署和即時(shí)響應(yīng)。一旦接收到監(jiān)控需求或警報(bào)信息，無人機(jī)可以立即起飛，到達(dá)目標(biāo)區(qū)域并開始實(shí)時(shí)監(jiān)控，縮短了響應(yīng)時(shí)間。第二，無人機(jī)可以通過無線或有線連接，將實(shí)時(shí)的監(jiān)控圖像傳輸?shù)降孛婵刂普净蛑笓]中心。操作人員可以實(shí)時(shí)觀看和分析監(jiān)控畫面，及時(shí)獲取目標(biāo)區(qū)域的最新信息，做出迅速?zèng)Q策和反應(yīng)。第三，無人機(jī)的靈活飛行能力和高清晰度攝像設(shè)備可以快速定位目標(biāo)物體。一旦發(fā)生安全事件或異常情況，無人機(jī)可以快速飛至目標(biāo)位置，通過實(shí)時(shí)圖像傳輸提供目標(biāo)的準(zhǔn)確位置信息，有助于安全人員迅速定位和處理。

2 基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)在智慧城市中的應(yīng)用前景

2.1 城市巡邏與監(jiān)控

基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)在智慧城市中的應(yīng)用前景非常廣闊，其中之一就是城市巡邏與監(jiān)控。以下是對該領(lǐng)域的應(yīng)用前景的一些例子：第一，安全巡邏。無人機(jī)可以在智慧城市中進(jìn)行安全巡邏，監(jiān)測公共區(qū)域和關(guān)鍵場所，如街道、廣場、公園、車站等。它們可以輔助警察或安保人員實(shí)時(shí)了解所監(jiān)控區(qū)域的情況，發(fā)現(xiàn)并報(bào)告任何可疑活動(dòng)或異常情況。第二，事件監(jiān)測與響應(yīng)。無人機(jī)可以快速到達(dá)事件現(xiàn)場，例如交通事故、火災(zāi)等。通過實(shí)時(shí)圖像傳輸，操作人員可以快速獲取事件的準(zhǔn)確情況，以便及時(shí)采取相應(yīng)的緊急救援措施，并與其他相關(guān)部門共享信息。第三，區(qū)域監(jiān)控。無人機(jī)可以對城市的不同區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，包括人口密集區(qū)、商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)等。它們可以識別違規(guī)行為、盜竊、搶劫等安全隱患，并及時(shí)通知相關(guān)部門采取必要措施。第四，智能視頻分析。無人機(jī)搭載的高清攝像頭可以使用智能視頻分析技術(shù)，如行人檢測、車輛識別等功能。這可以幫助監(jiān)控人員實(shí)時(shí)掌握交通情況、人流密度以及異常行為，并進(jìn)行更準(zhǔn)確的預(yù)警與響應(yīng)[2]。

2.2 交通監(jiān)管

基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)在智慧城市中的應(yīng)用前景之一是交通監(jiān)管，以下是關(guān)于無人機(jī)在交通監(jiān)管方面的應(yīng)用前景的一些例子：第一，交通流量監(jiān)測。無人機(jī)可以搭載攝像設(shè)備，用于監(jiān)測道路上的交通流量情況。通過實(shí)時(shí)圖像傳輸和智能分析，可以幫助交通管理部門了解道路狀況、擁堵情況以及交通流量峰值時(shí)段，從而采取相應(yīng)的交通調(diào)控措施，優(yōu)化交通流動(dòng)性。第二，交通事故現(xiàn)場勘察。無人機(jī)可以快速飛抵交通事故現(xiàn)場，通過高清攝像設(shè)備記錄事故現(xiàn)場的情況，包括車輛受損程度、交通堵塞情況等。這有助于快速勘察事故原因，并為后續(xù)的索賠和處理提供準(zhǔn)確的證據(jù)。第三，違章監(jiān)測與處罰。無人機(jī)可以搭載交通違章監(jiān)測設(shè)備，例如車牌識別系統(tǒng)、違章停車檢測系統(tǒng)等。它們可以對交通違法行為進(jìn)行監(jiān)測和記錄，例如超速、闖紅燈等，以協(xié)助交警部門進(jìn)行處罰和交通管理。第四，高速公路巡查。無人機(jī)可以在高速公路上進(jìn)行巡查，監(jiān)測交通違法行為和保障道路安全。它們可以通過實(shí)時(shí)圖像傳輸和智能分析，檢測超速、逆行、疲勞駕駛等危險(xiǎn)行為，并及時(shí)通知交警部門采取措施。

2.3 公共場所監(jiān)控

基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)在智慧城市中的應(yīng)用前景之一是公共場所監(jiān)控，以下是關(guān)于無人機(jī)在公共場所監(jiān)控方面的應(yīng)用前景的一些例子：第一，大型活動(dòng)安保。無人機(jī)可以用于監(jiān)控公共場所，如體育場、音樂會(huì)場地、展覽中心等舉辦大型活動(dòng)的地點(diǎn)。通過無人機(jī)的高空視角，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測人群的流動(dòng)情況和安全狀況，幫助安保人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的措施。第二，公園和游樂場安全。無人機(jī)可以對公園和游樂場等娛樂場所進(jìn)行監(jiān)控，確保游客的安全。它們可以識別并報(bào)告任何異常行為、安全隱患或緊急情況，如人員擁擠、火災(zāi)等，以提供快速響應(yīng)和救援。第三，商業(yè)區(qū)和購物中心監(jiān)控。無人機(jī)可以在商業(yè)區(qū)和購物中心等公共場所進(jìn)行監(jiān)控，提供實(shí)時(shí)的安全畫面。它們可以識別并報(bào)告潛在的安全問題，如盜竊、搶劫等，以幫助保安人員迅速采取措施，確保公眾的安全。第四，公共交通站點(diǎn)監(jiān)測。無人機(jī)可以在公共交通站點(diǎn)，如地鐵站、火車站、機(jī)場等進(jìn)行監(jiān)測。它們可以識別人流情況、安全隱患和任何異常行為，幫助交通管理部門及時(shí)采取措施，確保公共交通運(yùn)營的順利和乘客的安全。

2.4 災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)

基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)在智慧城市中的應(yīng)用前景之一是災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)，以下是關(guān)于無人機(jī)在災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)方面的應(yīng)用前景的一些例子：第一，災(zāi)害勘察與評估。無人機(jī)可以在災(zāi)害發(fā)生后快速飛抵受災(zāi)區(qū)域，通過搭載高分辨率攝像設(shè)備和多光譜傳感器等裝置，對受災(zāi)區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)勘察和評估。這將提供實(shí)時(shí)的災(zāi)情監(jiān)測和數(shù)據(jù)收集，幫助救援人員更好地了解災(zāi)害范圍、損失情況和緊急需求，從而有針對性地進(jìn)行救援和資源調(diào)配。第二，搜救與救援。無人機(jī)可以用于搜救被困或失蹤的人員，無人機(jī)搭載熱像儀、紅外相機(jī)等設(shè)備，可以在復(fù)雜環(huán)境中搜索受困者的身影和體溫異常，提供定位信息給救援人員。此外，無人機(jī)還可以通過空中投放救援物資或建立臨時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)，為受災(zāi)群眾提供急需的支持與援助。第三，災(zāi)后資源監(jiān)測與管理。無人機(jī)可以用于監(jiān)測災(zāi)后資源分布情況，例如供水、食品、藥物等。通過高空監(jiān)控和圖像分析技術(shù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)資源儲(chǔ)備和分配的問題，幫助相關(guān)部門優(yōu)化資源配置，確保災(zāi)區(qū)的供需平衡和災(zāi)后重建工作的順利進(jìn)行。第四，緊急通訊與數(shù)據(jù)傳輸。無人機(jī)可以攜帶移動(dòng)通信設(shè)備，建立臨時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)，彌補(bǔ)受災(zāi)地區(qū)通訊設(shè)施的破壞或故障。這將有助于災(zāi)后指揮中心與救援人員之間的實(shí)時(shí)溝通，協(xié)調(diào)救援行動(dòng)并獲取準(zhǔn)確的災(zāi)情信息。此外，無人機(jī)還能夠傳輸大量的圖像和數(shù)據(jù)，促進(jìn)災(zāi)害信息的快速共享和決策支持[3]。

3 基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)在智慧城市中的實(shí)現(xiàn)方式

3.1 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是無人機(jī)安防監(jiān)控系統(tǒng)在智慧城市中實(shí)現(xiàn)的重要方式之一，以下是一些傳感器技術(shù)的應(yīng)用示例：第一，視頻傳感器。無人機(jī)可以搭載高清攝像頭或熱像儀等視頻傳感器，通過實(shí)時(shí)拍攝和傳輸圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對城市中各個(gè)區(qū)域的監(jiān)控。這些傳感器可以提供高分辨率的圖像或視頻，幫助安防人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，例如入侵事件、交通擁堵等，從而采取相應(yīng)的措施。第二，環(huán)境傳感器。無人機(jī)可以搭載氣體傳感器、溫濕度傳感器等環(huán)境傳感器，用于檢測城市環(huán)境的污染程度、溫度、濕度等參數(shù)。這些傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境狀態(tài)，提供城市空氣質(zhì)量、氣象狀況等相關(guān)信息，幫助城市管理部門及時(shí)采取相應(yīng)的改善和調(diào)控措施。第三，聲音傳感器。無人機(jī)還可以搭載聲音傳感器，用于檢測城市中的異常聲音或噪音。通過分析聲音特征，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，例如竊盜、槍聲等，從而及時(shí)報(bào)警并采取措施。第四，運(yùn)動(dòng)傳感器。無人機(jī)可以搭載運(yùn)動(dòng)傳感器，用于檢測城市中的人員或車輛的運(yùn)動(dòng)。通過分析運(yùn)動(dòng)模式和軌跡，可以判斷是否有可疑行為或違規(guī)活動(dòng)發(fā)生，并及時(shí)通知相關(guān)部門或安防人員進(jìn)行處理。

3.2 圖像處理與識別技術(shù)

圖像處理與識別技術(shù)是無人機(jī)安防監(jiān)控系統(tǒng)在智慧城市中的另一種重要實(shí)現(xiàn)方式，以下是一些圖像處理與識別技術(shù)的應(yīng)用示例：第一，目標(biāo)檢測與跟蹤。無人機(jī)搭載圖像處理算法，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測和跟蹤功能。通過對實(shí)時(shí)采集的圖像進(jìn)行分析，可以檢測出人、車、物體等目標(biāo)，并跟蹤其運(yùn)動(dòng)軌跡。這有助于快速發(fā)現(xiàn)和定位潛在的犯罪行為、異?；顒?dòng)或失蹤人員，提供重要線索給安防人員。第二，人臉識別。無人機(jī)配備人臉識別算法，可以對圖像中出現(xiàn)的人臉進(jìn)行識別和比對。這能夠幫助確定特定人員的身份并及時(shí)發(fā)出警報(bào)，例如在公共場所尋找嫌疑犯、警示潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)等。第三，車輛識別。通過圖像處理和車輛識別算法，無人機(jī)可以自動(dòng)識別并記錄經(jīng)過的車輛信息，包括車牌號碼、車輛類型等。這有助于城市交通管理部門實(shí)現(xiàn)智能化的車輛監(jiān)控和違規(guī)行為的檢測，例如追蹤盜竊車輛、實(shí)時(shí)監(jiān)測交通擁堵等。第四，場景分析與異常檢測。無人機(jī)配備圖像處理和場景分析算法，可以對城市中的各種場景進(jìn)行分析和識別。通過學(xué)習(xí)正常場景的特征，無人機(jī)能夠自動(dòng)檢測到異常情況，例如火災(zāi)、交通事故、人員聚集等，及時(shí)發(fā)出警報(bào)并向相關(guān)部門發(fā)送預(yù)警信息。

3.3 通信技術(shù)

通信技術(shù)是無人機(jī)安防監(jiān)控系統(tǒng)在智慧城市中的另一個(gè)重要實(shí)現(xiàn)方式，以下是一些通信技術(shù)的應(yīng)用示例：第一，無線數(shù)據(jù)傳輸。無人機(jī)可以通過無線通信技術(shù)（如Wi-Fi、4G、5G等）將實(shí)時(shí)采集的圖像、視頻和傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬷笓]中心或云平臺，這樣，安防人員可以遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制無人機(jī)，并及時(shí)獲取監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，以支持決策和應(yīng)急響應(yīng)。第二，高帶寬通信。一些安防監(jiān)控場景需要高帶寬的通信支持，以傳輸大量的高清視頻流或其他數(shù)據(jù)。利用高速通信技術(shù)，如毫米波通信，無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)超高速的數(shù)據(jù)傳輸，確保實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。第三，多機(jī)協(xié)同通信。在智慧城市中，通常會(huì)存在多個(gè)無人機(jī)同時(shí)進(jìn)行安防監(jiān)控任務(wù)。為了協(xié)調(diào)它們的行動(dòng)和數(shù)據(jù)交換，需要建立多機(jī)間的通信網(wǎng)絡(luò)。無人機(jī)之間可以通過自組網(wǎng)技術(shù)、局域網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)等進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)資源共享、任務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)互通。第四，與地面設(shè)備的通信。無人機(jī)可以與地面設(shè)備（如固定安防攝像頭、傳感器、指揮中心等）進(jìn)行通信。通過與地面設(shè)備的連接，無人機(jī)可以接收到更多的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和指令，在智慧城市的安防監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮更大的作用。

3.4 自主飛行技術(shù)

自主飛行技術(shù)是無人機(jī)安防監(jiān)控系統(tǒng)在智慧城市中的另一個(gè)重要實(shí)現(xiàn)方式，以下是一些自主飛行技術(shù)的應(yīng)用示例：第一，航跡規(guī)劃與路徑規(guī)劃。無人機(jī)配備自主飛行算法，可以根據(jù)預(yù)設(shè)的任務(wù)和指令，進(jìn)行航跡規(guī)劃和路徑規(guī)劃。通過分析地理環(huán)境和目標(biāo)位置，無人機(jī)能夠自動(dòng)計(jì)算最優(yōu)飛行路徑，并確保安全地繞過障礙物、避免空域沖突。第二，環(huán)境感知與避障。無人機(jī)通過傳感器（如攝像頭、雷達(dá)、激光等）獲取環(huán)境信息，并利用自主飛行算法實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知和避障功能。它可以實(shí)時(shí)識別、跟蹤和規(guī)避地面和空中障礙物，確保安全飛行并避免發(fā)生意外事故。第三，自動(dòng)起降與充電。自主飛行技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的自動(dòng)起降和充電，無人機(jī)可以通過預(yù)設(shè)的起飛點(diǎn)或充電樁實(shí)現(xiàn)自動(dòng)起飛、降落和充電，減少對人工操作的依賴，提高工作效率和響應(yīng)速度。第四，群體協(xié)同與編隊(duì)飛行。在智慧城市中，可能會(huì)同時(shí)部署多架無人機(jī)進(jìn)行安防監(jiān)控任務(wù)。自主飛行技術(shù)可以讓這些無人機(jī)實(shí)現(xiàn)群體協(xié)同和編隊(duì)飛行，通過相互通信和協(xié)作，共同完成任務(wù)。它們可以根據(jù)指令和位置信息，自動(dòng)調(diào)整飛行姿態(tài)和相對位置，形成編隊(duì)并協(xié)同進(jìn)行監(jiān)控任務(wù)[4]。

4 結(jié)束語

基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景，可以提高智慧城市的安全性和管理效率。然而，其實(shí)現(xiàn)還需克服各種挑戰(zhàn)。通過加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、加強(qiáng)隱私保護(hù)和法律法規(guī)建設(shè)等措施，能夠進(jìn)一步推動(dòng)基于無人機(jī)的安防監(jiān)控系統(tǒng)在智慧城市中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更安全、便捷和智能的城市生活。