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  • 浅谈无人机系统在交通运输行业的应用

    2017-09-27 16:54:46 来源:湖南省智能交通行业协会 作者:乔川龙 评论:
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    笔者注意到近期关于无人机的相关报道,一是近日美国陆军突然高调发布禁令,下属单位一律停用所有中国企业大疆创新(DJI)生产的无人机及相关产品,理由是大疆的产品存在“网络安全漏洞”。据美国“防务一号”网站称,大疆无人机是美国陆军在此类装备中使用最广泛的一种,总共多达300多件大疆产品在美军服役。二是国务院于7月20日印发的《新一代人工智能发展规划》中提出,重点突破无人机飞行控制等关键技术;发展消费类和商用类无人机、无人船,建立试验鉴定、测试、竞技等专业化服务体系,完善空域、水域管理措施。在无人机、语音识别、图像识别等优势领域加快打造人工智能全球领军企业和品牌。

    无人机系统是以无人机为载体,搭载摄像、摄影、检测等设备,与无线通信、控制、数据传输处理、展示终端等组成的航拍跟踪、事件监测、检测系统的统称。无人机因具有机动灵活、覆盖面广、适应性强、成本低廉等特点,目前在电力、农业、林业、交通、军事等领域日益得到广泛的应用。无人机分为固定翼、直升机、多旋翼等类型,根据不同用途可以选用相应型号。无人机系统的基本技术架构如下图所示。

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    交通运输行业因其点多、线长、面广的特点,其行业管理的难度就比较大,在一些领域采用无人机系统可以取得事半功倍的效果。但无人机系统在交通运输行业的应用前景还没有被行业内所普遍认识,没有成体系、成规模的应用,在各级交通运输规划中,均没有将无人机的应用提上日程。行业内对无人机的应用范围挖掘深度也不够,零星散见于媒体报道的就是应用于节假日高速公路出入口车流状况监控,更多的是一种点缀式、应景式、宣传式的效果。根据笔者在交通运输行业从业的经历,并参考相关文献,粗略总结无人机系统在行业应用的一些领域,并给出基本的技术思路,算是抛砖引玉,寄希望引起各级交通运输管理部门对无人机系统应用的高度重视。

    一、交通工程建设领域。

    一是可以监测施工现场从业人员作业情况,搭载高清摄像头,在施工现场从不同高度、不同角度监控从业人员工作情况、安全保障情况、项目进展情况,使整个施工现场全方位展现在管理人员面前,可有规范从业人员从业行为,提高安全生产意识。

    二是检测施工质量,尤其是特大桥梁施工中出现的混凝土蜂窝麻面、露筋甚至裂缝问题,人工检测危险性大、效率低、难度大,采用无人机搭载自动扫描摄像头,围绕受检体表面飞行,向地面接收系统回传数据,进行分析,尤其是人眼不能发现的结构变形检测,系统可以根据数据对比分析,判断变形程度。与传统人工检测相比,无人机系统检测安全、高效,无需架设脚手架、机械设备等,可以大大加快施工进度。

    三是将无人机与BIM技术相结合,一方面通过无人机搭载3D激光扫描仪,将采集到的影像数据转变为立体点云数据,通过点云数据建立已建工程的三维实测模型,与BIM模型进行比对,分析进度、尺寸偏差等;另一方面,无人机获取的影像数据、质量检测数据、点云数据经过处理分析后,可以作为BIM平台的数据源,供不同人员参考。

    二、交通勘察设计领域。

    公路规划勘察设计传统方法既耗时又耗力,尤其是跨越山区、复杂地形条件下的勘察工作,勘察测绘人员需要翻山越岭,既艰苦又面临诸多人身危险。利用无人机系统可以很好克服上述问题,将数字化测量设备搭载在无人机上,并结合遥感技术,可以获取勘察区域高分辨率遥感影像,利用影像处理软件对影像数据进行处理后可以获得高质量的测绘图,与传统测绘方法相比,具有劳动量小、速度快、成本低、技术含量高等特点。

    三、桥梁健康监测领域。

    目前我国40%的桥梁已经进入使用超过25年的老龄期,桥梁健康检测与监测特别是特殊结构桥梁(如斜拉桥、悬索桥、钢管混凝土拱桥等)或者大跨高墩桥梁或者地理位置复杂险峻的桥梁,在梁底板、塔柱、索缆、斜拉索、塔顶避雷针等可及范围外,常规手段难度大、效率低、危险性高、成本高,可以采用无人机系统进行辅助检测,可以有效解决上述难题。

    无人机通过挂载摄像机和多种传感器设备,利用无人机高空任意地点悬停的特点,辅以高精度导航系统和避障系统,在已知位置和距离对检测对象局部拍照和精确感应,相应数据通过后期分析处理,分析病害位置和危害程度,从而实现为桥梁检修提供科学和精准的判别,有效弥补传统桥梁病害检测存在的不足。

    四、交通应急处置领域。

    公路交通突发事件发生后,全面掌握现场情况为应急处置正确决策提供依据极为重要,无人机系统的飞得快、看得清、传得到的特点完全胜任此种要求,飞得快保证无人机能够快速达到事件现场,确保第一时间掌握现场情况;看得清保证通过实时高清影像数据获取事件现场动态画面和位置信息,为指挥调度中心的决策领导提供广阔的空中视角,以便掌握事件现场的宏观态势,为处置方案的科学决策提供支撑。传得到通过搭载语音喊话设备,将指挥指令实时传到现场的处置人员、涉事人员和围观群众,提高应急处置效率。

    在海事应急搜救中,无人机能够快速准确到达事故现场,第一时间在目标区域进行搜救,通过机载红外传感器进行全方位、无死角搜寻,避免因人为不确定性导致的遗漏,对于巡航船无法到达的危险区域,借助机载影像设备可以把现场画面实时传回控制指挥中心,为海事部门快速布置救助任务提供信息保障,提供应急搜救的效率和成功率。

    五、交通安全巡检领域。

    利用无人机航拍到的公路影像数据,经过处理后可以得到整个拍摄航线的正射影像图,可以直观、系统地对其进行全面分析,比如道路周边绿化破坏程度、道路裂缝、发生滑坡灾害可能性等,管理部门根据结果可以及时采取相关的措施,做到有效防范,为司乘人员提供安全的保障。在公路设施受到洪水等自然灾害损毁后,也可以采取无人机航拍影像进行灾害评估,为灾后重建提供可靠的数据保障。利用无人机进行公路的安全巡检,可以大大提高日常检查和维护效率,能够快速便捷地观测和检查每一个构造物的情况,对一些灾害发生前的迹象提前获知,及时采取安全措施,避免重大灾害或者交通事故发生。

    六、海事监管领域。

    目前普遍存在对小型船舶监控能力不足、监控水域大面积盲区、应急能力不足等问题。将无人机系统引入海事监管领域,在海事巡航中,配合巡航船可以增加海事监管的有效范围;在污染监管中,无人机系统能够隐蔽追踪涉嫌非法排污的高航速目标船舶,通过机载录像设备,可以记录船舶的排污过程,为依法处罚提供证据;在污染发生时,无人机系统可以有效监控到污染的范围和扩散方向,并及时回传到控制指挥中心,为快速决策提供依据;许多重要航标分布既广又分散,人工维护困难,利用无人机搭载特定设备可以实现对航标的快速巡检,及时获取准确的航标工作状态,保证航标的工作质量。

    七、船舶引航领域。

    配合AIS、GPS、雷达等基本引航仪器,将无人机系统引入构建船外引航系统,可以提升港口引航系统整体的智能化、自动化和专业化,提高引航准确性和效率性。引航站充分利用无人机系统的跟踪、定位、遥控、航拍、数据传输功能,对运行中的船舶进行多方位实时实景远程监控,并利用无人机采集的信息实时对船舶航线信息进行观察、分析,根据结果,发布助航等相关控制指令。引航员通过指令可以稳健高效地开展引航工作,保证船舶航线正确、航行安全。

    总之,笔者认为无人机系统在交通运输行业具有非常广阔的应用前景,在纳入国家新一代人工智能发展规划后,相信无人机产业会带来一次跨越式发展,交通运输行业深入推广无人机应用,会使行业管理更加如虎添翼。

  • 关键字: 无人机 交通运输
  •    责任编辑:梁兰春
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