關于無人機巡檢技術在高速公路中應用與研究

摘要 近年來，無人機技術的迅猛發展為各行各業帶來了許多創新應用，該文通過對無人機巡檢技術在高速公路管理實踐中的應用進行研究，探討其在監控和巡邏、路面檢測和維修等方面的優勢和發展前景。通過對無人機在交通監測、交通管理、交通安全和應急救援等方面的應用進行深入分析，展示了無人機在高速公路中的巨大潛力和廣闊前景。

關鍵詞 無人機巡檢技術；高速公路；智能化；自動化

中圖分類號 U415 文獻標識碼 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，高速公路的建設和運營面臨許多挑戰，其中包括巡檢工作的復雜性和難度，然而傳統的高速公路管理方法受限于技術手段，難以全面、準確地掌握路況信息，及在應對突發事件時反應速度較慢。同時社會經濟的發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[1]。傳統的人工巡查和監控方式已經無法滿足現代交通管理的需求，因此探索新的技術手段，提高高速公路管理的效率和安全性成為當務之急。無人機巡檢技術作為現代科技發展的一項重要組成部分，隨著其技術的不斷進步和發展，在交通管理、物流配送、醫療衛生、城市規劃等諸多領域都有著廣泛的應用。在高速公路巡檢中的應用研究，可以推動無人機技術在交通領域的創新和發展，為我國交通事業的現代化發展提供有力支持。

1 無人機巡檢技術概述

1.1 無人機巡檢技術基本概念

無人機巡檢技術是一種新型的先進技術，它能夠有效地進行設備的巡檢、監測、測量等工作使巡檢效率大大提高。這種利用無人機進行自動巡檢的方案，可以通過無人機巡檢在實現數據精準、節約成本的同時發現問題提高檢測效率[2]。高速管理中的應用讓雙手解放，讓管理智能化、自動化，未來無人機巡檢技術的發展將朝著智能化、協同化、多樣化的方向發展。無人機巡檢技術的發展將會通過智能化的路徑規劃和巡視，巡視效率和準確度將得到極大提升，而協同應用則是通過將無人機與遙感技術等相結合實現更高效的巡檢，是多種技術的融合。

1.2 無人機巡檢技術的應用領域

無人機巡檢技術廣泛應用于建筑、電力、農業、環境保護等領域，尤其在高速公路巡檢領域效率更高，人力成本更低，精確度也比傳統人工巡檢高。無人機可以進行全天候的巡檢，可以避免惡劣天氣和夜間巡檢的困難，同時還可以對各種地形、空間進行巡檢。這些都是傳統人工巡檢所不能比擬的，如果需對各種地形、空間進行巡檢，無人機巡檢技術可以搭載攝像頭、熱成像儀等設備及時發現路面裂縫、排水溝堵塞、隧道滲水等問題，同時還可以對交通狀況進行監控及時發現交通擁堵等問題。例如通過無人機巡檢技術可以發現隧道滲水問題并能及時向管理部門報告避免安全隱患等，為高速公路養護管理提供了有力支持[3]。后續隨著無人機技術的不斷發展，在日常巡檢、應急救援、交通管理等高速公路相關領域，無人機巡檢技術將有更廣闊的應用前景。

2 無人機在高速公路管理中的應用實例

2.1 無人機在高速中智能監控巡邏和違章抓拍

2.1.1 無人機在高速公路智能監控巡邏

目前高速監控以固定式監控為主，存在著監控距離小、監控有死角、監控攝像頭的距離不能夠全面覆蓋高速公路等問題。而無人機智能化巡檢高速公路，通過無人機搭載攝像機和激光雷達等傳感器，從機巢起飛，規劃好航線，可以實現對高速公路的全天候監控和巡邏，并能及時發現和處理路面損壞、交通事故等問題，提高了高速公路的安全性和暢通性。據新聞了解國內首套“5G+無人機”電子警察自動巡航系統在蘭州市公安局交警支隊韓家河交警大隊正式啟用，助力蘭州公安交警實現對蘭臨高速17 km長下坡交通安全隱患的24 h智能動態檢測監管。無人機智能化在高速監控巡檢具有明顯的優勢，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，勞動的強度較大，另一方面巡檢密度沒有無人機的密度大，綜合以上兩點，無人機的巡檢能節省更多時間和精力。

2.1.2 智能巡檢監控抓高速違章

伴隨國家工業經濟增長，人民對車輛需求不斷增長，據公安部統計，2023年全國機動車保有量達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，發生高速公路事故率提升，對社會公共安全造成危害。經過查找文獻，結合高速公路事故數據，發現高速公路發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，不能夠實現全高速布控攝像頭，存在漏洞，特別是節假日高速出現大量違章現象，目前抓違章手段不能滿足現在需求。高速交警在節假日中向事故高發區和容易擁堵的高速路段使用無人機進行巡邏和違章拍照，手動操控無人機，對飛手要求非常高，工作量大，后期需要人工對照片進行違章篩查[5]。所以需要尋求更加智能化的技術手段抓高速違章，保證高速有序通行，而無人機的智能巡檢技術有效地彌補高速管理中不足，僅需在高速某路段設立無人機機庫，規劃好相應航線，無人機可以對某段高速公路進行智能巡檢，實現全天候智能化，在巡檢過程中自動拍照，無人機返回機庫后進行充電或換電，同時可以進行數據傳輸，再通過AI違章識別軟件智能篩查違章車輛的照片，自動上傳交警系統，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與西安翔迅科技有限責任公司聯合研發的智能化高速公路無人機巡邏系統，采用了最新的技術，成功解決了高速公路無人機智能巡邏的技術難題，并主要功能包括視頻巡邏、違法抓拍、道路異常事件自動檢測預警等，為全國高速公路交通有效管理提供了新的技術支持。

2.2 無人機智能巡檢高速路面

高速路面產生的裂縫、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行，一方面路政人員長期在高速開車，容易產生疲勞，同時高速路況復雜，極有可能發生嚴重事故，對路政產生較大財產損失。另一方面高速路面寬，特別是炎熱的夏天，路面炎熱產生蒸汽，路政人員容易目眩，難以發現高速路面問題，而無人機通過搭載攝像機和激光雷達等傳感器，可以實現對高速公路的全天候監控和巡邏，確保了安全性和可靠性，提高了效率。利用AI智能識別可以及時發現高速公路損壞問題，并及時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高速公路無人機自動巡查系統，具有路政巡查、異常情況預警等功能，并通過無人機對重點路段實施自動巡查監管，實現了道路運輸非現場監管。

2.3 迅速抵達事故現場及處理交通事故

在高速公路發生交通事故，無人機能夠第一時間到事故現場，并通過搭載的高清攝像頭收集高速公路交通事故現場相片和視頻，將數據實時傳輸到指揮中心，為事故處理提供重要的參考依據。如果是發生交通小事故，指揮中心通過無人機的攝像頭+喇叭的方式遠程處理事故和指揮事故車輛及時撤離到應急車道或就近服務區，進行下一步處理，避免造成二次事故發生。據新聞報道，杭州高速交警普遍投入無人機巡查，當高速公路出現異常事件導致后方車輛排隊緩行，而傳統警力短時間內無法到達時，無人機將迅速上前喊話，指揮引導車輛靠邊，避免次生事故發生。

在高速發生大型事故等，無人機可以快速飛往現場，為救援人員提供實時的影像和信息，為救援工作提供有力的支持，救援人員可以及時了解事件的發展情況，制定應對措施，提高救援效率，最大限度地減少人員傷亡和財產損失[7]。

3 無人機巡檢技術在高速公路巡檢中的優勢與局限性

高速發展的中國經濟和不斷完善的交通運輸事業使高速公路的建設和管理水平在國家經濟發展和社會穩定中扮演著至關重要的角色。因為我國高速公路的里程線路越來越長，傳統的巡檢方式已經不能滿足當前高速公路巡檢的需求，無人機巡檢技術作為一種高效、安全、精確的巡檢手段在高速公路上的應用已經非常廣泛。通過表1、表2我們可以看出無人機巡檢技術具有高效、安全、準確的優點，并可以有效降低巡檢成本、保證安全、提高質量，但無人機巡檢技術存在投入成本高、技術難度大等局限性，有待進一步研究完善。因此，為我國高速公路的安全、穩定、高效運行提供有力保障需要加強對無人機巡檢技術的研究和改進，提高其應用效果，最終促進我國高速公路巡檢技術的發展。

4 無人機巡檢技術在高速公路巡檢中的主要挑戰

無人機巡檢在高速公路巡檢中面臨著包括技術難題、安全問題、法規問題在內的諸多挑戰。首先無人機巡檢在技術層面上面臨的技術難題很多，比如無人機在保證數據的準確性和完整性的同時還需要在高速公路上完成穩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雜、交通流量大等問題，無人機需要在高空飛行并確保安全操作。此外無人機巡檢還需要解決數據處理方面的問題，包括提高數據處理效率確保結果準確可靠，以及在設施維護、應用結果等方面的問題。最后在法規問題上對于空域管理、飛行安全、數據保護等相關法規無人機巡檢都需要遵照執行，這些問題有待于相關法規的制定與細化。

5 結束語

無人機巡檢技術在高速公路智能化管理中的應用為高速公路安全、精確地監控、維護、應急管理提供了解決方案。無人機巡檢技術可滿足高速公路管理，提高管理效率，具有靈活性和高效性，同時無人機技術應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，也為今后高速公路管理工作提供了新方向。

參考文獻

[1]吳勤峰.無人機自動巡航系統在高速公路管理中的應用[J].海峽科學，2021（11）：89-92.

[2]薛科.無人機電力線路安全巡檢的關鍵技術研究[J].中國設備工程，2023（21）：175-177.

[3]全輝.高速公路無人機自動巡檢可行性探究[J].中國交通信息化，2022（10）：148-151+159.

[4]金朝力，冉黎黎.2023年全國機動車保有量達4.35億輛[N].北京商報，2024-01-12（3）.

[5]吳勤峰.無人機自動巡航系統在高速公路管理中的應用[J].海峽科學，2021（11）：89-92.

[6]馮志楊.基于無人機巡航的道路裂縫視覺檢測方法研究[D].西安：長安大學，2021.

[7]支野，王楊謹，田勇.無人機在高速公路交通應急指揮中的應用研究[J].道路交通管理，2022（8）：56-57.