無人機技術在多領域應用的人才協同培養策略

［摘 要］隨著無人機技術的快速發展，其應用領域不斷拓展，對相關人才的需求也日益增加。然而，現有的人才培養模式難以滿足多領域應用對無人機技術人才的需求。本文探討了無人機技術在多領域的應用及其對人才需求的變化，分析了現有人才培養模式的局限性，并提出了通過學科交叉課程設計、產學研結合、強化實踐教學和軟技能培養等策略，助力培養適應多領域需求的無人機技術人才。

［關鍵詞］無人機技術；多領域應用；人才培養；學科交叉；產學研結合

［中圖分類號］C93 文獻標志碼：A

無人機技術已廣泛應用于電力巡檢、農業、環境監測、物流運輸、災害救援、安防監控等多個領域。在電力巡檢方面，無人機可以對電力線路進行巡檢，識別線路故障和安全隱患，提高維護效率和安全性。例如，通過紅外熱成像技術，無人機能夠檢測電力設備的溫度異常，提前發現故障點，防止電力事故的發生。在農業中，無人機用于精準農業管理，如農藥噴灑和作物監測。在環境監測方面，無人機能夠高效采集數據，用于污染監控和生態保護。在物流運輸領域，無人機提高了配送效率，尤其是在偏遠和交通不便地區。此外，無人機在災害救援中能夠迅速獲取災情信息，輔助指揮決策。在安防監控中，無人機可以進行廣域監控，提升安防水平。

1 多領域應用對人才需求的變化

1.1 技術技能

無人機技術的人才需要掌握一系列復雜的技術技能，包括飛行控制、數據采集與處理、傳感器技術等。飛行控制方面，無人機操作員需要了解飛行力學、空氣動力學以及導航系統。例如，穩定的飛行控制需要熟悉PID控制算法，該算法通過調整比例（P）、積分（I）、微分（D）參數來實現無人機的穩定飛行。同時，GPS和IMU（慣性測量單元）的融合技術也必不可少，能夠實現厘米級的定位精度。在數據采集與處理方面，無人機采集的數據種類繁多，如高分辨率圖像、LiDAR數據、熱成像數據等，處理這些數據需要掌握圖像處理算法、點云處理技術和熱成像分析方法。例如，在電力監測應用中，無人機通過紅外熱成像技術檢測電力設備的溫度是否存在異常，能夠提前發現潛在的故障點，防止電力事故發生。在傳感器技術方面，掌握各類傳感器的工作原理及其應用至關重要，如光學傳感器、激光雷達、超聲波傳感器等［1］。

在無人機技術應用中，不同領域對技術技能和技術參數的要求各不相同。表1詳細列出了電力巡檢、農業、環境監測、物流和安防領域所需的核心技術技能、傳感器類型及其精度要求、數據處理軟件等。通過該表可以看出，農業無人機需要掌握多光譜傳感器的使用，并能準確分析農作物健康狀態；環境監測則對氣體傳感器精度要求高，并需要實時處理污染數據。

1.2 跨領域知識

無人機技術在電力加監測、農業、環境監測、物流等領域的廣泛應用，要求從業者不僅要具備無人機操作技術，還需要深入了解各領域的專業知識。在電力監測領域，無人機的應用需要電力工程和設備維護方面的知識。例如，無人機巡檢電力線路時，需要了解電力系統的架構、常見故障類型及紅外熱成像技術，通過分析電力設備的溫度異常來預測和預防故障。在農業領域，無人機用于精準農業管理，需要了解農作物生長周期、病蟲害防治方法等。例如，無人機在大田作物監測中，能夠通過多光譜成像技術檢測作物的NDVI值，評估作物健康狀況。在環境監測領域，無人機用于空氣質量監測、水質檢測、生態環境保護等，需要掌握環境科學知識。例如，通過搭載PM2.5傳感器、CO2傳感器等，實時監測空氣污染情況，結合GIS（地理信息系統）技術，生成污染分布圖。在物流領域，無人機的應用涉及物流管理、供應鏈管理等知識。比如，在配送過程中，無人機的航線規劃需要考慮地理信息、天氣狀況、運輸距離等因素，通過優化算法，如A*算法或Dijkstra算法，實現最優路徑規劃。

1.3 軟技能

除了扎實的技術和跨領域知識，無人機技術人才還需要具備多種軟技能，以應對多領域應用中的復雜問題。首先是團隊合作能力。無人機項目通常需要多個專業人員協同工作，如飛行控制工程師、數據分析師、項目經理等。有效的團隊合作能夠提高項目的效率和成果。例如，在一個電力監測項目中，飛行控制工程師負責無人機飛行，數據分析師處理采集到的電力數據，項目經理協調各個環節的工作，確保項目按時完成。其次是溝通能力。良好的溝通能力有助于各團隊成員之間進行信息傳遞和問題解決，特別是在跨學科合作中尤為重要。例如，在與電力工程師合作時，無人機操作員需要準確傳達無人機飛行狀態和數據采集情況，而電力工程師需要反饋電力設備狀況和監測需求。最后是問題解決能力。無人機在實際應用中可能遇到各種突發問題，如飛行故障、數據丟失、傳感器失效等。無人機技術人才需要具備快速診斷問題和提出解決方案的能力。此外，面對復雜的環境和任務需求，靈活運用已有的知識和技能，找到創新的解決方案，也是無人機技術人才須要具備的重要軟技能。

2 現有無人機人才培養模式的局限性

2.1 單一學科導向

現有的無人機人才培養模式多以單一學科為主，導致學生在專業知識方面的深度有余而廣度不足，難以適應無人機在多領域的廣泛應用。例如，在傳統的無人機課程中，學生主要學習航空工程、飛行控制系統、電子工程等單一學科知識，但缺乏對無人機在農業、環境監測、物流、電力等領域應用的深入理解。這樣的培養模式無法滿足現代無人機技術對跨學科人才的需求。

具體來說，在電力監測中，相關人員需要掌握電力系統的結構與運行原理、輸配電設備檢測方法等電力工程知識。此外，無人機的數據處理和分析也需要相關人員掌握圖像處理、點云處理和數據分析等技術；無人機在農業應用中需要掌握農作物生長周期、病蟲害防治方法等農業科學知識；在環境監測中，需要了解空氣質量監測、水質檢測等環境科學知識；在物流管理中，需要具備物流管理、供應鏈管理等知識。

單一學科導向的培養模式限制了學生的綜合能力發展，使他們在面對跨領域應用時顯得力不從心。例如，在電力領域，無人機操作員需要了解輸電線路的檢查方法、故障識別技術以及電力設備的熱成像分析，以便在巡檢過程中準確識別和報告問題。然而，傳統的培養模式往往忽視了這些領域特有的知識，導致學生在實際工作中難以勝任復雜的跨學科任務。

2.2 缺乏實踐經驗

在目前的無人機教育體系中，實踐教學環節的不足嚴重制約了學生實際操作能力的提升。雖然理論知識的掌握是基礎，但無人機技術的核心在于應用，而應用需要大量的實踐經驗。以無人機飛行控制為例，學生在課堂上學習到的理論知識，如飛行原理、導航系統、傳感器技術等，只有通過實際操作才能真正理解和運用。在現有的教育體系中，學生很少有機會接觸到實際的飛行任務、數據采集與處理以及故障排除等實際操作［2］。

例如，在電力無人機應用中，學生需要在真實的電力線路環境中操作無人機進行電力巡檢，通過熱成像技術檢測輸電線路和設備的溫度異常，并根據圖像數據進行故障診斷。然而，許多學生在畢業后才第一次接觸這樣的實際操作，導致其在實際工作中難以立即上手。為了彌補這一缺陷，教育機構應增加實踐教學環節，為其提供更多的實驗室設備、模擬訓練及實際操作機會，使學生在校期間能夠積累足夠的實踐經驗，提高其在實際工作中的能力。此外，學生需要親身體驗和處理無人機在電力巡檢中可能遇到的問題，如惡劣天氣條件下的飛行穩定性、復雜地形下的導航精度以及數據傳輸過程中可能出現的干擾等。

2.3 行業需求和教育供給的脫節

無人機行業的快速發展和技術更新速度遠遠超過了教育機構的課程更新速度，導致教育供給與行業需求之間存在明顯脫節。例如，當前許多高校的無人機課程設置仍然停留在傳統的航空工程和電子技術上，而忽視了無人機在新興領域的應用。

具體而言，在電力無人機應用中，行業需要的是具備電力系統知識、設備故障診斷、熱成像技術等多方面知識的綜合型人才，而傳統的無人機課程卻很少涉及這些內容。此外，無人機的數據處理和分析技術，如人工智能、機器學習、深度學習等前沿技術，也未能及時納入課程體系，導致學生畢業后缺乏這些關鍵技術的應用能力。

教育機構的課程設置與無人機行業的實際需求之間存在明顯脫節。表2對比了當前高校無人機課程設置與行業需求，可以看到，無論是農業、環境監測還是電力和安防領域，高校課程內容都與企業需求存在較大差距。例如，電力領域企業需要掌握電力系統原理、設備故障檢測與分析技能的無人機人才，但高校課程卻主要集中在飛行控制和電子技術方面，缺乏電力系統和故障診斷相關課程。這表明教育機構需要加強課程內容的更新和調整，以培養出真正符合市場需求的無人機技術人才。

3 多領域協同培養的策略

3.1 學科交叉課程設計

學科交叉課程設計旨在打破傳統的單一學科教育模式，通過引入多學科知識，使學生全面掌握無人機技術及其在各領域的應用。例如，在無人機技術課程中，加入電力系統、環境科學和物流管理等課程內容。具體來說，學生不僅要學習無人機的飛行控制和數據采集技術，還需要掌握電力設備的故障檢測、環境污染監測的方法以及物流運輸的優化策略。在具體課程設計中，可以安排無人機飛行原理與應用、電力系統巡檢技術、環境監測數據分析以及物流路徑優化等模塊。

通過這些交叉學科的學習，學生能夠在不同領域中靈活應用無人機技術。例如，掌握電力系統巡檢技術的學生可以利用無人機進行電力設備的紅外熱成像檢測，及時發現并診斷設備故障；學習環境監測的學生能夠利用無人機搭載的傳感器實時監測空氣質量和水質情況；學習物流路徑優化的學生可以通過無人機高效規劃物流運輸路線，提高配送效率。

3.2 產學研結合

產學研結合在電力領域是提高學生實踐能力和應用技能的關鍵策略。高校通過與電力企業、研究機構的緊密合作，可以建立聯合培養機制，使學生在學習過程中能夠參與實際電力項目。具體做法包括共建先進的電力實驗室，配備最新的電力設備和仿真軟件，使學生可以在實驗室中進行電力系統的模擬操作和實驗，如電力變壓器的調試、電網穩定性分析等。此外，通過與電力公司合作，學生還可以參與電力設備的安裝、調試和維護實踐，了解電力系統的實際運行和管理流程。聯合開展科研項目也是重要的一環，如與電力研究院合作展開智能電網技術應用研究，讓學生接觸最新的電力技術和應用場景。這些實踐不僅能夠提高學生的實際操作能力，還能夠增強其解決實際問題的能力，為其未來在電力行業的職業發展奠定堅實的基礎。

3.3 實踐教學的強化

增加實踐教學環節是提升學生電力領域實際操作能力的關鍵舉措。可以建設先進的電力實驗室，配備最新的電力設備和仿真軟件，使學生可以進行電力系統的模擬操作和實驗，如電力設備的調試、電網運行狀態監測等。在實驗室中，學生可以通過實際操作，深入理解電力設備的工作原理和運行特性。此外，利用虛擬現實（VR）技術進行電力系統仿真和實際場景模擬，讓學生在虛擬環境中進行電網穩定性分析、故障排除等實踐，提高其應對復雜電力系統問題的能力。為學生提供實際操作機會也至關重要，如組織學生參與電力設備的安裝、調試和維護工作，讓他們在真實的電力工作環境中積累實踐經驗，提升其在電力行業的就業競爭力和職業發展潛力。

3.4 軟技能培養

在無人機技術課程設置中，融入軟技能培訓是全面提升學生綜合素質的重要措施。具體做法包括對學生團隊合作、溝通能力和問題解決能力的培養。例如，在課程中安排團隊項目，讓學生在完成無人機飛行任務、數據處理和分析時進行分工合作，培養其團隊合作精神。在溝通能力培養方面，組織學術交流、項目匯報等活動，使學生在與同學、教師和行業專家的交流中提升溝通技巧。例如，安排無人機應用項目的學術研討會，讓學生分享研究成果和實踐經驗，鍛煉他們的演講和表達能力。問題解決能力的培養則可以通過案例分析和實際問題的解決來實現，例如，通過分析無人機飛行故障案例，學生需要運用所學知識和技能找出問題根源，并提出解決方案［3］。

4 結語

無人機技術的多領域應用對人才提出了更高的要求，現有的人才培養模式需要進行全面調整與優化。通過學科交叉課程設計，學生不僅掌握無人機核心技術，還能融會貫通電力監測、農業科學、環境監測和物流管理等知識。產學研結合機制使學生在真實項目中提升實踐能力，模擬訓練與實際操作強化了動手能力。此外，通過軟技能培養，如團隊合作、溝通和問題解決能力，進一步提升學生的綜合素質。

參考文獻

［1］林振強. 無人機在物流領域加快推廣應用［J］. 物流技術與應用，2023，28（S2）：18-21.

［2］劉敬東. 工程測量中無人機測繪技術的應用探討［J］. 中文科技期刊數據庫（引文版）工程技術，2023（12）：46-49.

［3］李鴻鵠. 以崗位對接為導向的無人機應用技術專業建設［J］. 產業創新研究，2024（2）：193-195.