摘要 近年來，無人機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展為各行各業(yè)帶來了許多創(chuàng)新應(yīng)用，該文通過對無人機(jī)巡檢技術(shù)在高速公路管理實(shí)踐中的應(yīng)用進(jìn)行研究，探討其在監(jiān)控和巡邏、路面檢測和維修等方面的優(yōu)勢和發(fā)展前景。通過對無人機(jī)在交通監(jiān)測、交通管理、交通安全和應(yīng)急救援等方面的應(yīng)用進(jìn)行深入分析，展示了無人機(jī)在高速公路中的巨大潛力和廣闊前景。

關(guān)鍵詞 無人機(jī)巡檢技術(shù)；高速公路；智能化；自動(dòng)化

中圖分類號 U415 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）18-0004-03

0 引言

隨著我國高速公路里程不斷增長，高速公路的建設(shè)和運(yùn)營面臨許多挑戰(zhàn)，其中包括巡檢工作的復(fù)雜性和難度，然而傳統(tǒng)的高速公路管理方法受限于技術(shù)手段，難以全面、準(zhǔn)確地掌握路況信息，及在應(yīng)對突發(fā)事件時(shí)反應(yīng)速度較慢。同時(shí)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交通量的不斷增加，令高速公路管理面臨著越來越多的挑戰(zhàn)[1]。傳統(tǒng)的人工巡查和監(jiān)控方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代交通管理的需求，因此探索新的技術(shù)手段，提高高速公路管理的效率和安全性成為當(dāng)務(wù)之急。無人機(jī)巡檢技術(shù)作為現(xiàn)代科技發(fā)展的一項(xiàng)重要組成部分，隨著其技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，在交通管理、物流配送、醫(yī)療衛(wèi)生、城市規(guī)劃等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在高速公路巡檢中的應(yīng)用研究，可以推動(dòng)無人機(jī)技術(shù)在交通領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展，為我國交通事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展提供有力支持。

1 無人機(jī)巡檢技術(shù)概述

1.1 無人機(jī)巡檢技術(shù)基本概念

無人機(jī)巡檢技術(shù)是一種新型的先進(jìn)技術(shù)，它能夠有效地進(jìn)行設(shè)備的巡檢、監(jiān)測、測量等工作使巡檢效率大大提高。這種利用無人機(jī)進(jìn)行自動(dòng)巡檢的方案，可以通過無人機(jī)巡檢在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、節(jié)約成本的同時(shí)發(fā)現(xiàn)問題提高檢測效率[2]。高速管理中的應(yīng)用讓雙手解放，讓管理智能化、自動(dòng)化，未來無人機(jī)巡檢技術(shù)的發(fā)展將朝著智能化、協(xié)同化、多樣化的方向發(fā)展。無人機(jī)巡檢技術(shù)的發(fā)展將會通過智能化的路徑規(guī)劃和巡視，巡視效率和準(zhǔn)確度將得到極大提升，而協(xié)同應(yīng)用則是通過將無人機(jī)與遙感技術(shù)等相結(jié)合實(shí)現(xiàn)更高效的巡檢，是多種技術(shù)的融合。

1.2 無人機(jī)巡檢技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

無人機(jī)巡檢技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑、電力、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，尤其在高速公路巡檢領(lǐng)域效率更高，人力成本更低，精確度也比傳統(tǒng)人工巡檢高。無人機(jī)可以進(jìn)行全天候的巡檢，可以避免惡劣天氣和夜間巡檢的困難，同時(shí)還可以對各種地形、空間進(jìn)行巡檢。這些都是傳統(tǒng)人工巡檢所不能比擬的，如果需對各種地形、空間進(jìn)行巡檢，無人機(jī)巡檢技術(shù)可以搭載攝像頭、熱成像儀等設(shè)備及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面裂縫、排水溝堵塞、隧道滲水等問題，同時(shí)還可以對交通狀況進(jìn)行監(jiān)控及時(shí)發(fā)現(xiàn)交通擁堵等問題。例如通過無人機(jī)巡檢技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)隧道滲水問題并能及時(shí)向管理部門報(bào)告避免安全隱患等，為高速公路養(yǎng)護(hù)管理提供了有力支持[3]。后續(xù)隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在日常巡檢、應(yīng)急救援、交通管理等高速公路相關(guān)領(lǐng)域，無人機(jī)巡檢技術(shù)將有更廣闊的應(yīng)用前景。

2 無人機(jī)在高速公路管理中的應(yīng)用實(shí)例

2.1 無人機(jī)在高速中智能監(jiān)控巡邏和違章抓拍

2.1.1 無人機(jī)在高速公路智能監(jiān)控巡邏

目前高速監(jiān)控以固定式監(jiān)控為主，存在著監(jiān)控距離小、監(jiān)控有死角、監(jiān)控?cái)z像頭的距離不能夠全面覆蓋高速公路等問題。而無人機(jī)智能化巡檢高速公路，通過無人機(jī)搭載攝像機(jī)和激光雷達(dá)等傳感器，從機(jī)巢起飛，規(guī)劃好航線，可以實(shí)現(xiàn)對高速公路的全天候監(jiān)控和巡邏，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理路面損壞、交通事故等問題，提高了高速公路的安全性和暢通性。據(jù)新聞了解國內(nèi)首套“5G+無人機(jī)”電子警察自動(dòng)巡航系統(tǒng)在蘭州市公安局交警支隊(duì)韓家河交警大隊(duì)正式啟用，助力蘭州公安交警實(shí)現(xiàn)對蘭臨高速17 km長下坡交通安全隱患的24 h智能動(dòng)態(tài)檢測監(jiān)管。無人機(jī)智能化在高速監(jiān)控巡檢具有明顯的優(yōu)勢，以前在高速公路上巡檢，主要是依托交警開車上路巡檢，一方面交警開車巡檢容易疲勞，勞動(dòng)的強(qiáng)度較大，另一方面巡檢密度沒有無人機(jī)的密度大，綜合以上兩點(diǎn)，無人機(jī)的巡檢能節(jié)省更多時(shí)間和精力。

2.1.2 智能巡檢監(jiān)控抓高速違章

伴隨國家工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長，人民對車輛需求不斷增長，據(jù)公安部統(tǒng)計(jì)，2023年全國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)4.35億輛，其中汽車3.36億輛[4]。隨著車輛增加，高速公路通行交通壓力不斷提高，高速公路交通流量加大，發(fā)生高速公路事故率提升，對社會公共安全造成危害。經(jīng)過查找文獻(xiàn)，結(jié)合高速公路事故數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)高速公路發(fā)生事故主要原因是車輛違章造成的。目前我國高速公路抓違章主要依靠固定式攝像頭抓違章，不能夠?qū)崿F(xiàn)全高速布控?cái)z像頭，存在漏洞，特別是節(jié)假日高速出現(xiàn)大量違章現(xiàn)象，目前抓違章手段不能滿足現(xiàn)在需求。高速交警在節(jié)假日中向事故高發(fā)區(qū)和容易擁堵的高速路段使用無人機(jī)進(jìn)行巡邏和違章拍照，手動(dòng)操控?zé)o人機(jī)，對飛手要求非常高，工作量大，后期需要人工對照片進(jìn)行違章篩查[5]。所以需要尋求更加智能化的技術(shù)手段抓高速違章，保證高速有序通行，而無人機(jī)的智能巡檢技術(shù)有效地彌補(bǔ)高速管理中不足，僅需在高速某路段設(shè)立無人機(jī)機(jī)庫，規(guī)劃好相應(yīng)航線，無人機(jī)可以對某段高速公路進(jìn)行智能巡檢，實(shí)現(xiàn)全天候智能化，在巡檢過程中自動(dòng)拍照，無人機(jī)返回機(jī)庫后進(jìn)行充電或換電，同時(shí)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，再通過AI違章識別軟件智能篩查違章車輛的照片，自動(dòng)上傳交警系統(tǒng)，再通知違章車輛的車主，如圖1所示。如咸陽市公安局交警支隊(duì)與西安翔迅科技有限責(zé)任公司聯(lián)合研發(fā)的智能化高速公路無人機(jī)巡邏系統(tǒng)，采用了最新的技術(shù)，成功解決了高速公路無人機(jī)智能巡邏的技術(shù)難題，并主要功能包括視頻巡邏、違法抓拍、道路異常事件自動(dòng)檢測預(yù)警等，為全國高速公路交通有效管理提供了新的技術(shù)支持。

2.2 無人機(jī)智能巡檢高速路面

高速路面產(chǎn)生的裂縫、坑洞、隆起等問題，可能會造成交通事故。目前高速路面的巡檢依靠路政人員開車進(jìn)行，一方面路政人員長期在高速開車，容易產(chǎn)生疲勞，同時(shí)高速路況復(fù)雜，極有可能發(fā)生嚴(yán)重事故，對路政產(chǎn)生較大財(cái)產(chǎn)損失。另一方面高速路面寬，特別是炎熱的夏天，路面炎熱產(chǎn)生蒸汽，路政人員容易目眩，難以發(fā)現(xiàn)高速路面問題，而無人機(jī)通過搭載攝像機(jī)和激光雷達(dá)等傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對高速公路的全天候監(jiān)控和巡邏，確保了安全性和可靠性，提高了效率。利用AI智能識別可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)高速公路損壞問題，并及時(shí)提醒路政處理路面損壞，有效地提高了高速公路的安全性和暢通性[6]。如重慶高速投入使用全國首個(gè)高速公路無人機(jī)自動(dòng)巡查系統(tǒng)，具有路政巡查、異常情況預(yù)警等功能，并通過無人機(jī)對重點(diǎn)路段實(shí)施自動(dòng)巡查監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)了道路運(yùn)輸非現(xiàn)場監(jiān)管。

2.3 迅速抵達(dá)事故現(xiàn)場及處理交通事故

在高速公路發(fā)生交通事故，無人機(jī)能夠第一時(shí)間到事故現(xiàn)場，并通過搭載的高清攝像頭收集高速公路交通事故現(xiàn)場相片和視頻，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街笓]中心，為事故處理提供重要的參考依據(jù)。如果是發(fā)生交通小事故，指揮中心通過無人機(jī)的攝像頭+喇叭的方式遠(yuǎn)程處理事故和指揮事故車輛及時(shí)撤離到應(yīng)急車道或就近服務(wù)區(qū)，進(jìn)行下一步處理，避免造成二次事故發(fā)生。據(jù)新聞報(bào)道，杭州高速交警普遍投入無人機(jī)巡查，當(dāng)高速公路出現(xiàn)異常事件導(dǎo)致后方車輛排隊(duì)緩行，而傳統(tǒng)警力短時(shí)間內(nèi)無法到達(dá)時(shí)，無人機(jī)將迅速上前喊話，指揮引導(dǎo)車輛靠邊，避免次生事故發(fā)生。

在高速發(fā)生大型事故等，無人機(jī)可以快速飛往現(xiàn)場，為救援人員提供實(shí)時(shí)的影像和信息，為救援工作提供有力的支持，救援人員可以及時(shí)了解事件的發(fā)展情況，制定應(yīng)對措施，提高救援效率，最大限度地減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失[7]。

3 無人機(jī)巡檢技術(shù)在高速公路巡檢中的優(yōu)勢與局限性

高速發(fā)展的中國經(jīng)濟(jì)和不斷完善的交通運(yùn)輸事業(yè)使高速公路的建設(shè)和管理水平在國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定中扮演著至關(guān)重要的角色。因?yàn)槲覈咚俟返睦锍叹€路越來越長，傳統(tǒng)的巡檢方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前高速公路巡檢的需求，無人機(jī)巡檢技術(shù)作為一種高效、安全、精確的巡檢手段在高速公路上的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。通過表1、表2我們可以看出無人機(jī)巡檢技術(shù)具有高效、安全、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，并可以有效降低巡檢成本、保證安全、提高質(zhì)量，但無人機(jī)巡檢技術(shù)存在投入成本高、技術(shù)難度大等局限性，有待進(jìn)一步研究完善。因此，為我國高速公路的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行提供有力保障需要加強(qiáng)對無人機(jī)巡檢技術(shù)的研究和改進(jìn)，提高其應(yīng)用效果，最終促進(jìn)我國高速公路巡檢技術(shù)的發(fā)展。

4 無人機(jī)巡檢技術(shù)在高速公路巡檢中的主要挑戰(zhàn)

無人機(jī)巡檢在高速公路巡檢中面臨著包括技術(shù)難題、安全問題、法規(guī)問題在內(nèi)的諸多挑戰(zhàn)。首先無人機(jī)巡檢在技術(shù)層面上面臨的技術(shù)難題很多，比如無人機(jī)在保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性的同時(shí)還需要在高速公路上完成穩(wěn)定的飛行并保持較高的巡檢效率，其次在安全問題上面對氣象條件復(fù)雜、交通流量大等問題，無人機(jī)需要在高空飛行并確保安全操作。此外無人機(jī)巡檢還需要解決數(shù)據(jù)處理方面的問題，包括提高數(shù)據(jù)處理效率確保結(jié)果準(zhǔn)確可靠，以及在設(shè)施維護(hù)、應(yīng)用結(jié)果等方面的問題。最后在法規(guī)問題上對于空域管理、飛行安全、數(shù)據(jù)保護(hù)等相關(guān)法規(guī)無人機(jī)巡檢都需要遵照執(zhí)行，這些問題有待于相關(guān)法規(guī)的制定與細(xì)化。

5 結(jié)束語

無人機(jī)巡檢技術(shù)在高速公路智能化管理中的應(yīng)用為高速公路安全、精確地監(jiān)控、維護(hù)、應(yīng)急管理提供了解決方案。無人機(jī)巡檢技術(shù)可滿足高速公路管理，提高管理效率，具有靈活性和高效性，同時(shí)無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于高速公路智能化管理為高速公路管理智能化、高效化奠定基礎(chǔ)，也為今后高速公路管理工作提供了新方向。

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