歐洲民用無人機的應用現狀及展望

2017年4月，歐洲領先的無人機檢查服務提供商Cyberhawk公司宣布，北海一家大型油氣勘探與生產公司（Cyberhawk公司的客戶之一），分析了其兩年采用無人機檢查獲得的數據，并得出以下結論：與常規方法相比，采用無人機檢查，速度要快20倍，而成本只有常規方法的50%。

采用無人機技術進行檢查，能縮短時間和降低費用，這已得到民用部門的廣泛認可。一些經營規模大和產出高的行業，如油氣、電力、航空和農業都已經開始采用無人機作業。另外，一些面向消費者的企業，如亞馬遜公司（Amazon）和Vodaphone公司也認識到無人機的潛力。

歐洲委員會估計，在未來20年內，歐洲民用無人機部門將直接雇用10萬多人，對經濟的影響每年將超過100億歐元，主要是在服務方面。

聲吶（Sonars）與傳感器技術、人工智能（AI）和機器學習與圖像識別軟件的進展，使無人機勘查能提供大量有價值的數據，采用上述強大的工具能更好地管理這些新的信息。

PwC公司研究還發現，無人機技術用于商業后，無人機商業服務的全球潛在市場價值將超過1270億美元。

隨著研究與發展的推進，民用無人機的廣泛應用仍然面臨挑戰，這在很大程度上是由于管理部門未能跟上技術的發展。在歐洲許多國家渴望無人機帶來經濟利益的同時，另外一些國家仍對無人機可能帶來的危險持謹慎態度。

石油和天燃氣基礎設施檢查

PwC公司表示，無人機最有前景的應用是基礎設施檢查，總共可帶來約452億美元的市場。這也不足為奇，無人機的最大優點是與直升機或人相比，無人機能多多安全和經濟的方式到達危險或難以接近的地方。在許多情況下，不包括人員在內，一架直升機的費用相當一大群無人機的費用。無人機裝上聲吶、紅外（IR）和其他傳感器后可收集數量空前的有價值的數據。

在石油和天燃氣部門，降低成本的壓力促進了無人機的使用。自2014年油氣價格驟降以來，石油和天燃氣行業一直在拼命節省費用，以便在原油每桶100美元突然降到20～30美元的情況下，仍然有利潤空間。

配備在離岸鉆探平臺上的無人機可用于檢查結構元件，如火焰筒、甲板下部、冷卻塔、煙囪和管道架以及收集地質空間信息。在采用無人機之前，要由4個人采用繩索和安全設施在鉆探平臺周圍攀爬，是一項既危險又耗時的工作。

目前，Cyberhawk和Sky Futures等檢查服務提供商已能采用安裝攝像機和傳感器的無人機迅速和安全地勘查整個結構，而且在許多情況下，不需要鉆探平臺停止作業。

無人機操作員通常使無人機的視線保持在鉆探平臺前30～35m處。這類檢查通常只作為進一步檢查和維修之前的篩選工具。其采用的技術限于非接觸檢驗。

Sky Futures公司稱，在鉆探平臺上進行檢查的同時又能保持鉆探平臺作業不間斷，每天可節省700萬美元。該公司最近在馬來西亞的一個項目中，因避免停止作業而為客戶節省了4000萬美元。

目前，Sky Futures公司還研制了軟件以支援工業檢查市場，但不生產硬件。該公司采用Flyability公司和其他公司制造的無人機，采用當前的技術來滿足客戶需求。Sky Futures公司除檢查能源設施外，還為從事檢查的無人機操作員提供培訓。

2016年初，Cyberhawk公司宣布，在世界上最大的油氣生產商之一的煉油廠，首次采用無人機對煙囪內部進行了檢查，減輕了人員進入結構內部的需要。該公司利用一架無人機從100m高度捕獲煙囪全部外表面的高分辨率圖像，然后為煙囪創建一個3D模型。在兩天時間內就可以通過Cyberhawk公司的資產管理軟件iHawk交付結果。iHawk能使用戶管理檢查時捕獲的大量數據，并將它們轉換成管理信息以改進決策過程。而采用傳統方法，煙囪內部的檢查需要由人員爬入煙囪內部，既存在危險，又是潛在化學危險區域。

Cyberhawk公司采用的是Flyability公司制造的Elios無人機，懸停時間為10min，購買費用25000美元。該公司現已能對離岸油罐、儲油罐以及煙囪和通風道內部進行檢查。

檢查時，無人機被限制在很小的空間內，要保證不與檢查的結構相接觸。這架隔離的無人機可在地面上滑行以及在墻壁上和天花板上滑行。用于外部檢查的無人機則不能接觸任務物體，因為會造成立即失速。

對常規的外部檢查，Cyberhawk公司采用德國AscTec公司制造的“獵鷹”（Falcon）8無人機，其起飛重量為2.3kg，具有三余度飛控電子裝置和部件。除石油和天燃氣設備檢查外，該公司還為風電、通用和鐵路部門提供檢查服務。

電力線路檢查

公共設施和電力行業也能從采用無人機對電力線、傳輸電纜和冷卻塔的檢查和數據收集中受益。無人機還可用于車輛探測和應急地圖測繪。對于這些工作，無人機比直升機更便宜，而比人圍繞結構和沿電力線步行要快。

法國Delair-Tech公司制造自己的無人機，正在為法國EDF、Enedis和Veolia公司以及愛爾蘭的Rte公司進行資產檢查。該公司已發展了一種稱為植被侵犯（Vegetation Encroachment）的解決方法，用于靠近樹葉的電力線的管理。

該公司采用其DT18 HD PRK無人機技術測繪電力線設施，飛到植被與線路接近的地方。它采用聲吶信息創建電力線和樹冠的具有厘米級精度的3D模型，由公共設施部門制訂修剪計劃。以前這項工作通常是由人或直升機完成的。

為完成這項工作，Delair-Tech公司的無人機要飛約2000km，一年飛行3次，最終價格約每千米30歐元左右。一名無人機操控員操作一架無人機每天可覆蓋約100km。這比采用直升機更便宜，但時間要長一些。但與人員檢查相比，要迅速得多。

由于電力公司不想購買和維修無人機，也不想培訓人員，它們只想購買數據。為此，Delair-Tech公司可提供從頭到尾的全套服務，這也正是客戶需要的。

風力渦輪機檢查

海岸和離岸風力發電廠的管理人員也看到無人機檢查的優點。2010年，Cyberhawk公司進行了世界上首次采用無人機檢查風力渦輪機。目前，該公司采用無人機對風力渦輪機和氣象測量桿進行例行檢查，以及歐洲的陸地測量。

據Cyberhawk公司稱，對于風力渦輪機的檢查，一個10人小組和一名引領檢查工程師檢查風力渦輪的所有4個表面，并將其物理缺陷和其他問題立即反饋給客戶。根據尺寸的大小，檢查可進行1h。然后，Cyberhawk公司分類和輸入數據，通過iHawk軟件提供報告。通過iHawk軟件系統，客戶可依靠用交通燈光進行顏色編碼的儀表板快速識別葉片的圖表，并看到被跟蹤的風力渦輪的缺陷。

非工業領域應用

許多其他重要的非工業領域也在考慮應用無人機技術。2016年12月，電信公司Vodafone已同歐洲航空安全局（EASA）商談，修改其網絡來跟蹤與識別無人機。

廉價航空公司EasyJet現已在英國用無人機對其飛機機尾進行檢查。而E.ON公司正在研究無人機發電。2016年12月，E.ON公司已為蘇格蘭空中風能發展商Kite電力系統公司投資500萬歐元，Kite公司計劃在Stranraer附近創建風箏發電的電站。

2017年3月，英國一家獨立技術研發和咨詢提供商Roke公司宣布，已成功地驗證了其Autoland技術，通過使無人機著陸來幫助執行搜救任務。采用攝像機和圖像處理技術自主將無人機降落在一輛運動中的“發現者”路虎越野車上。

雖然大多數無人機需要操控員來降落，或取決于通信設施來著陸。而Autoland都不需要這些。Roke公司采用Autoland技術的無人機可以識別和躲避障礙物，從而安全著陸，甚至是可安全降落在運動的平臺上。因此，Roke公司的無人機可在遭受自然或人為災難的邊遠地區操作。這需要掌握著陸場地的一些信息。采用不完全對稱的三腿形狀，容易從任何視角進行探測。無人機上的計算機采用攝像機系統探測這些目標，而且利用對目標的了解來定位無人機，精確了解其目標的距離和方位，然后安全降落。

通過使無人機與“捷豹”路虎越野車一起工作，Roke公司在澳大利亞的Erzberg礦山與澳大利亞紅十字會一起試驗了Autoland技術。這項技術還未在商業上實際使用，但該公司已征詢過緊急事件服務部門和英國的國家健康服務局。

Sky Futures公司正在試驗用無人機以幫助美國的緊急事件響應機構，而且現已得到在英國進行類似試驗的許可。該公司進行了互操作性試驗，成功地在直升機和無人機之間共享空域。這點很重要，因為如果空域可進行管理，則未來無人機和警用直升機可一起工作，對緊急事件做出更好的響應。如救護直升機可在爆炸現場著陸，而用于滅火服務的無人機可對事件進行情況感知。Sky Futures公司要通過互操作性試驗證明，在這種情況下，裝有ADS-B應答機的無人機可以防止沖突。該公司的一架S-90直升機與無人機同時升空時，雙方要保持一定的水平間隔。直升機飛行員完全看不到無人機，但是通過在其儀表板上的標志可看到無人機在與它垂直間隔100m、水平間隔70m的地方。

具有熱探測能力的無人機可以找到失聯人員，以及探測火災在建筑物內的擴展情況。Sky Futures公司稱，14個不同的政府服務機構已在緊急事件中使用其無人機。

數據采集和處理

許多無人機制造商和服務提供商希望延長無人機電池的使用時間，但其作業時間仍受操控員專心程度的限制，以及為了保證回收，其安全性而受到限制。而且，更大的功率也意味著裝有更多的任務載荷。

發展高檔的更工業化的無人機硬件已受到一定限制，因為大多數研究與發展集中于更完善的傳感器和數據處理解決方法，這也正是市場價值所在。對于電力線檢查，最好采用較大的無人機，對軸線的距離從5km增加到100km。

數據采集和處理確實是無人機檢查和勘測的優勢，特別是機器學習和圖像識別技術現已廣泛使用。其優點不僅是能獲取空前的數據，而且還可使員工擺脫令人厭煩的重復勞動。計算機程序能夠更好地、更高效率地進行重復地分析。飛機檢查員觀察機尾常會漏掉某些重要的東西，但用計算機算法對此進行識別，則漏掉的機會少之又少。

一架無人機在一次典型的飛行中，可獲取10000幅畫面，不可能用人工方法從這么多的數據中提取有用信息，因此，需要采用自動化方法進行提取。

采用AI處理數據也使在大規模基礎設施上進行預測維修成為可能。如一家通用工業公司可能具有處于不同狀態的50萬根桿子。由于資產管理人員不了解每根桿子的狀態，將對它們進行同等的維修。然而，預測維修操作程序可識別最薄弱的那些桿子。

與1年前相比，Sky Futures公司從每項工作中獲取的數據翻了1倍。由于傳感器已變得更加智能化，到2018年，該公司預計數據量將為原先的4倍。

該公司為了對基礎設施進行更好的操作管理，已集中力量從事裂紋探測和腐蝕分析。用戶通過其軟件，可以創建檢查報告，對照預定的種類，標出不同的問題，因此，AI可從信息中進行學習。然后給圖像加以獨特的標識，當進行下一次檢查時，可通過算法從系統中取出來進行對比。

民用無人機在空域內飛行的法規有待制定

隨著與無人機有關技術的改進，如更大的電池功率、更大的任務載荷能力和AI軟件解決方法，無人機在商業領域中的應用正在擴展。

目前，歐洲無人機檢查和勘察提供商所面臨的最大挑戰是法規問題。有的提供商說，現在技術已不是問題，但無人機飛行法規的限制還是很嚴格，需要放寬以獲得更多的應用。有的提供商還說，美國新法規已促進無人機檢查業的發展，歐盟也需要在法規方面進行改進或放寬。

Sesar是歐洲對其空中交通管理進行重大改進的項目。按Sesar估計，到2035年，歐洲空域內將有40多萬架商業和政府部門的無人機，許多無人機將在低高度和人口稠密區域上空飛行。無人機飛行肯定存在一定的風險，如無人機中空出故障、撞地、與其他飛行器相撞及對隱私的影響。因此，由于歐洲各國政府對無人機持謹慎態度，最終敲定無人機飛行法規仍需時間。

歐盟計劃2017年在各成員國之間協調民用無人機操作法規，到2019年實施。歐盟已經有超過15個成員國已具有關于無人機的法規，其中，英國及法國、德國和荷蘭最為先進。而在其他國家中，民用無人機的使用基本上是被禁止的。如在斯堪的納維亞國家，除非得到專門許可或者只在操作員視線外飛幾米，則無人機裝攝像機飛行是非法的。

歐洲委員會估計，法規實施得越快，則較早實施法規的一些國家可開始收獲無人機技術每年將產生的100億歐元的回報。

（責任編輯：劉玲蕊）