無(wú)人機(jī)在公路應(yīng)急指揮中的應(yīng)用與選型

張海濤 張戎 顧傳焱

摘 要：根據(jù)公路突發(fā)事件的特點(diǎn)，論述無(wú)人機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將無(wú)人機(jī)和公路應(yīng)急指揮實(shí)際工作相結(jié)合，并針對(duì)公路應(yīng)急指揮的需求進(jìn)行無(wú)人機(jī)選型分析，得出結(jié)論，為提高公路應(yīng)急指揮能力提供保障。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；公路；應(yīng)急指揮；選型

1 無(wú)人機(jī)與公路應(yīng)急指揮

無(wú)人機(jī)是一種由無(wú)線電遙控設(shè)備或自身程序控制裝置操縱的無(wú)人駕駛飛行器，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品的快速發(fā)展，近年來(lái)在軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。無(wú)人機(jī)技術(shù)先進(jìn)，具有機(jī)動(dòng)靈活、視野全面等特點(diǎn)，能直觀、準(zhǔn)確地反映事件現(xiàn)場(chǎng)及處置過(guò)程。公路突發(fā)事件是指由突發(fā)事件引發(fā)的造成或者可能造成公路出現(xiàn)中斷、阻塞、重大人員傷亡、大量人員需要疏散、重大財(cái)產(chǎn)損失、生態(tài)環(huán)境破壞和嚴(yán)重社會(huì)危害的緊急事件，主要包括自然災(zāi)害、公路交通運(yùn)輸生產(chǎn)事故、公共衛(wèi)生事件和社會(huì)安全事件。

本文提出將無(wú)人機(jī)技術(shù)與公路突發(fā)事件應(yīng)急處置相結(jié)合，旨在為路網(wǎng)應(yīng)急管理提供一種全新的技術(shù)手段和解決方案，加強(qiáng)公路交通突發(fā)事件的應(yīng)急管理工作，提高突發(fā)事件預(yù)防和應(yīng)對(duì)能力，及時(shí)恢復(fù)公路交通正常運(yùn)行，保障公路暢通，滿足有效應(yīng)對(duì)公路交通突發(fā)事件的需要，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)正常運(yùn)行。

2 公路應(yīng)急指揮需求分析

無(wú)人機(jī)在公路交通突發(fā)事件的應(yīng)急處置中的定位是一種快速空中監(jiān)控工具，能實(shí)現(xiàn)“飛得快、看得清、傳得到”的目標(biāo)。“飛得快”指無(wú)人機(jī)應(yīng)能通過(guò)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快速出動(dòng)、放飛、返程、收隊(duì)的全過(guò)程，從而節(jié)省寶貴的時(shí)間資源，提高應(yīng)急響應(yīng)速度和事件處置完成速度。“看得清”指無(wú)人機(jī)應(yīng)為公路管理部門提供了一雙明亮的“眼睛”，通過(guò)高清數(shù)字成像和實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)獲取事件現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)畫面和位置信息，為管理者提供廣闊的空中視角，以便實(shí)時(shí)掌握事件現(xiàn)場(chǎng)的宏觀態(tài)勢(shì)，為處置方案的科學(xué)決策提供支撐。“傳得到”指無(wú)人機(jī)應(yīng)能通過(guò)搭載空中喊話裝置，實(shí)現(xiàn)事件現(xiàn)場(chǎng)的語(yǔ)音指令傳達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)，包括現(xiàn)場(chǎng)端喊話和后臺(tái)喊話。通過(guò)對(duì)事件現(xiàn)場(chǎng)的管理人員、涉事人員和圍觀群眾發(fā)布明確指令，有利于穩(wěn)定人員情緒，提高疏散效率，避免出現(xiàn)惡性事件發(fā)生。

根據(jù)以上分析，對(duì)無(wú)人機(jī)的性能和功能需求具體體現(xiàn)在如下方面：操作迅速，要求無(wú)人機(jī)便攜性好，收納裝配方便，操控簡(jiǎn)易，起降靈活，飛行速度快，可達(dá)60km/h以上；高清圖傳，既能實(shí)時(shí)傳輸又可本地存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)傳輸時(shí)支持清晰度在720P及以上，本地存儲(chǔ)時(shí)支持清晰度在1080P及以上；不間斷圖傳，能夠通過(guò)兩架或以上無(wú)人機(jī)的交替起落，實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷的空中實(shí)時(shí)視頻傳輸；四級(jí)可視，事件現(xiàn)場(chǎng)、區(qū)縣級(jí)路網(wǎng)分中心、市級(jí)路網(wǎng)中心、省級(jí)路網(wǎng)中心這四個(gè)地點(diǎn)能夠同步看到實(shí)時(shí)回傳圖像，傳輸穩(wěn)定可靠；空中喊話，能夠通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的處置人員和后臺(tái)的指揮中心兩種喊話方式，實(shí)現(xiàn)從空中向現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)布語(yǔ)音指令；續(xù)航時(shí)間久，正常天氣條件下無(wú)人機(jī)單架次能夠持續(xù)工作時(shí)間至少30分鐘；安全可靠，具備一鍵返航、低電返航等安全保護(hù)功能；其他功能，支持隨時(shí)懸停、定點(diǎn)環(huán)繞、目標(biāo)追蹤等智能化功能。

3 無(wú)人機(jī)分類

3.1 固定翼型

固定翼無(wú)人機(jī)的機(jī)翼固定不變，靠流過(guò)機(jī)翼的風(fēng)提供升力，裝備渦噴或者渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)投擲、軌道發(fā)射等方式升空。依賴其強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)，固定翼無(wú)人機(jī)飛行速度快，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，載重量大，適合遠(yuǎn)距離連續(xù)工作以及出現(xiàn)緊急事件時(shí)快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。但其操作復(fù)雜，起飛和降落需滿足特定要求，且只可盤旋不能懸停。

3.2 直升機(jī)型

直升機(jī)型無(wú)人機(jī)依靠主旋翼提供升力。如果只有一個(gè)主旋翼的話，還必須要有一個(gè)小的尾翼抵消主旋翼產(chǎn)生的自旋力。直升機(jī)型無(wú)人機(jī)具備非常優(yōu)秀的機(jī)動(dòng)性能，可以垂直起降和懸停，適應(yīng)更加復(fù)雜苛刻的飛行環(huán)境。大型直升機(jī)型無(wú)人機(jī)的載荷可以達(dá)到40公斤，續(xù)航能力可高達(dá)6小時(shí)，是針對(duì)專業(yè)航拍任務(wù)的最優(yōu)解決方案。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高。

3.3 多旋翼型

多旋翼型無(wú)人機(jī)由多組動(dòng)力系統(tǒng)組成的飛行平臺(tái)，常見的有四旋翼、六旋翼、八旋翼。機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)力系統(tǒng)只需要電機(jī)直接連接渦槳即可。它采用垂直起降方式，適應(yīng)各種環(huán)境，并可實(shí)現(xiàn)空中懸停，機(jī)動(dòng)靈活，操控簡(jiǎn)單，可靠性高。目前最大載重量可以達(dá)到30公斤，從而可以通過(guò)增加或改變不同的任務(wù)模塊來(lái)執(zhí)行不同的任務(wù)。比如，通過(guò)吊籃攜帶補(bǔ)給物資，通過(guò)安裝擴(kuò)音器實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)指揮和管制等多種現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)。隨著電池能量密度的提升、材料的輕型化和機(jī)載設(shè)備的小型化，多旋翼的優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步凸顯。

4 無(wú)人機(jī)選型

根據(jù)對(duì)無(wú)人機(jī)種類分析，針對(duì)公路應(yīng)急處置業(yè)務(wù)推薦采用多旋翼或直升機(jī)（電動(dòng)）兩種類型。固定翼由于對(duì)起落空間要求高、不能懸停、不方便搭載云臺(tái)和喊話等因素，不推薦在應(yīng)急處置業(yè)務(wù)中使用。多旋翼無(wú)人機(jī)具有面向個(gè)人娛樂(lè)的消費(fèi)級(jí)和面向行業(yè)應(yīng)用的工業(yè)級(jí)這兩類級(jí)別的機(jī)型，前者以大疆、零度、億航等廠家為代表，價(jià)格較低，普遍在2萬(wàn)以內(nèi)，但采用的元器件、部件材質(zhì)和抗干擾能力相對(duì)較弱，飛行故障率相對(duì)較高；后者以大疆（M100以上）、易瓦特、北方天途、鐘山苑、數(shù)字鷹等廠家為代表，體積更大，抗風(fēng)等級(jí)、續(xù)航時(shí)間、使用耐久度更優(yōu)，但價(jià)格較高，從10萬(wàn)～50萬(wàn)不等，公路管理部門可根據(jù)實(shí)際需要和資金條件進(jìn)行靈活的組合搭配。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出了使用無(wú)人機(jī)在公路應(yīng)急指揮方面的技術(shù)研究和應(yīng)用，分析了無(wú)人機(jī)各機(jī)型的性能與優(yōu)勢(shì)，為公路應(yīng)急指揮中無(wú)人機(jī)的選型提供了參考。無(wú)人機(jī)的使用為公路路網(wǎng)管理和應(yīng)急搶險(xiǎn)工作提供高效的空中支持，市路網(wǎng)指揮中心可根據(jù)無(wú)人機(jī)獲取的高清現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)畫面，發(fā)布科學(xué)、權(quán)威的指揮調(diào)度指令及處置決策，可以有效減少公路巡查監(jiān)管的盲點(diǎn)，使應(yīng)急處置工作更科學(xué)、更規(guī)范，全面提升公路突發(fā)事件的應(yīng)急指揮、調(diào)度處置能力和信息化智能化水平，最大程度地預(yù)防和減少公路突發(fā)事件及其造成的損害，推進(jìn)我省普通干線公路管理工作的現(xiàn)代化進(jìn)程。

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