多旋翼無人機在民用領域的應用淺析

孫振祥　李云昊　王波

摘 要：隨著多旋翼無人機技術逐漸成熟，多旋翼更加的簡單、實用，人們已經(jīng)開始嘗試在各個領域內使用多旋翼代替?zhèn)鹘y(tǒng)的作業(yè)方式。目前在膠為熱門的幾個領域內已取得令人矚目的成績，在其他領域的應用也在不斷地挖掘多旋翼的潛能?？梢灶A見，在不久的將來，多旋翼在各個領域內的應用將會越發(fā)普及，甚至會顛覆整個傳統(tǒng)作業(yè)方式。

關鍵詞：多旋翼;民用;應用;作業(yè)方式

0 引言

自2010年大疆無人機將其大部分產(chǎn)品市場轉移至國內，國內的多旋翼產(chǎn)品及其配件研發(fā)出現(xiàn)井噴式增長，各類大中小型無人機公司如雨后春筍般相繼成立。但是在航拍領域，大疆已經(jīng)將市場牢牢掌握在手里，其它公司根本無利可圖。而單純的無人機平臺對消費者而言并無實際意義。于是各家公司在開發(fā)多旋翼產(chǎn)品的同時，也試圖將產(chǎn)品引入到各個領域。目前多旋翼無人機已在教育教學、農(nóng)業(yè)植保、管線巡檢、航空測繪、物流運輸?shù)阮I域廣泛展開并有多項成功案例，在其他領域的應用還在不斷挖掘中。

1 教育教學

1.1 啟蒙教育

隨著生活質量不斷提升，孩子的教育越來越受到關注，而無人機知識教學，無疑是最受歡迎的學科之一，而無人機中結構最簡單、最容易實現(xiàn)的非多旋翼莫屬。自2014年前后，便有多家公司與某些中學達成了一些列協(xié)議，合理利用業(yè)余時間，充分發(fā)揮學生的興趣愛好，開展多旋翼知識普及。對學生來說是一次很好的學習機會，對企業(yè)來講確實一次難得的宣傳事項，從而達到了雙方共贏的效果，啟蒙教育知識普在一些中學甚至大學中已被列入選修課程。

1.2 飛行執(zhí)照培訓

非專業(yè)應用的多旋翼無人機一般都需要一個飛手進行操縱，早期的多旋翼處于不成熟階段，飛行過程具有一定的危險性，危險的來源主要為人為操作。研發(fā)多旋翼的同時，某些公司另辟蹊徑專門搞無人機飛手培訓，最為典型的就是北方天途科技，通過自身努力，成為全國首批具有AOPA資格證書頒發(fā)的企業(yè)之一，到目前為止拿到AOPA證書畢業(yè)的多旋翼飛手數(shù)以萬計，也令嘚北方天途紅極一時。

2 農(nóng)業(yè)植保

多旋翼無人機在農(nóng)業(yè)領域應用最多的莫過于噴灑農(nóng)藥，傳統(tǒng)的噴藥方式為人工噴灑，人工噴灑效率低，約30-40min/畝，藥物彌漫在空氣中容易引發(fā)藥物中毒，藥物噴灑不均或噴灑不到位。相比于人工噴灑，多旋翼進行植保作業(yè)時，可充分利用旋翼的下旋風將藥物均勻有效的噴灑在植物葉片表面，而操作人員遠離藥物，可直接避免藥物中毒。多旋翼植保機隨著技術的不斷成熟，噴灑效率逐漸提高，目前可以達到人工噴灑的4-5倍甚至更多。

最早進行農(nóng)業(yè)植保的多旋翼無人機種類很多，性能不一，最有名氣的要屬極飛科技的P系列植保保機。從最初的飛手手動操作到現(xiàn)在多架飛機全自主集群飛行，從人工手動配藥加藥，到現(xiàn)在智能配藥桶等等一些列技術革新，大大縮短操作時間，提高工作效率，使得多旋翼在植保領域大放異彩。

3 管線巡檢

3.1 電力巡檢

我國高壓電線路分布較廣，分布區(qū)域地形比較復雜，特別是西部地區(qū)，一般都分布在山頂或崎嶇的荒蕪地面。而電力線以及線塔長期暴漏，風吹日曬，極易發(fā)生故障，所以需要定期檢查維護。目前的人工巡線方案時間太長、人工成本較高，發(fā)生自然災害時電網(wǎng)安全情況需要第一時間掌握，人工巡檢時還要承擔很大的風險[1]。多旋翼無人機進行線路巡檢則可以完美的解決這些問題。

由于電線及線塔屬于不移動物體，特別適用于固定航線飛行。多旋翼搭載相應的設備后，設定飛行航線以及起降點，完全可以實現(xiàn)全自主飛行作業(yè)。操作簡單，運輸方便，在經(jīng)濟效益方面具有非常突出的優(yōu)勢。例如某公司負責一段位于山區(qū)的線路巡線任務，傳統(tǒng)的工作方式是人徒步登上山頂，然后爬上線塔去確定故障點。以某段線路跳閘為例，10個人進行重點段故障排查，攀登線塔每人需要3h，線塔巡視每人需要4h，耗時較長。若應用多旋翼無人機進行該段故障點查找工作，實測僅需2h，大大縮短了巡視時間及員工高空作業(yè)時間[1]。

3.2? 石油管道巡檢

石油管道巡檢與電力巡檢極為相似，固定的巡檢路線以及固定的作業(yè)方式。與電力巡檢不同的是，電力巡檢可以以電塔為節(jié)點進行區(qū)域劃分，巡檢路徑較短，而石油管道并沒有明顯的分界點，進行區(qū)域劃分時一般巡檢路徑都較長，多旋翼無人機很難實現(xiàn)遠距離巡檢任務。雖然多旋翼在石油管道巡線中的應用并沒有達到預期效果，但憑借其自身的絕對優(yōu)勢，目前仍有企業(yè)將多旋翼引入到石油管路巡檢中來。

4 航空測繪

多旋翼無人機航測是指通過多旋翼搭載高清相機，對地面進行連續(xù)拍照獲取照片，結合數(shù)據(jù)處理、圖片質量控制、測圖等步驟獲取地形圖的一套系統(tǒng)[2]。傳統(tǒng)測繪作業(yè)是通過人工攜帶特定的設備進行多點標記測量，然后綜合大量數(shù)據(jù)點繪制某區(qū)域的地形圖，費時費力成本高。隨著無人機技術、差分定位技術、圖像處理技術的不斷提升，在空中進行地面測繪成為了可能。

由于多旋翼具有攜帶方便、操作簡單、起降場地要求低等特點，人們開始將多旋翼無人機系統(tǒng)引入到測繪領域中來。多旋翼系統(tǒng)裝配實時差分定位系統(tǒng)，可將飛機的精準位置記錄下來并傳遞給搭載的高清攝像機，這樣拍攝后的照片就具備了特別精準的地理位置信息，再通過后續(xù)圖像處理技術進行合成，就可以輕易的獲取目標區(qū)域的地形圖。目前某些企業(yè)已經(jīng)將多旋翼航測系統(tǒng)應用到國土資源測繪、城市規(guī)劃高空測繪等行業(yè)中。

5 物流運輸

隨著阿里巴巴以及后續(xù)一系列的網(wǎng)商平臺建立，國內的物流運輸行業(yè)隨繼快速發(fā)展，競爭越來越激烈，運送速度快且成本低是每個消費者都希望看到的，這也就成為各物流公司發(fā)展的重點方向[3]。物流運輸不是簡單的把一件物品從一個點運送到另一個點，而是一整套復雜且專業(yè)的系統(tǒng)，要想實現(xiàn)精準無誤且高效的完成整個運輸流程，無人化作業(yè)無疑是最佳選擇。整個物流運輸過程中無人化程度最高的就屬智能倉儲，采用無人化掃碼入庫、自動分揀、按規(guī)則入庫，精準高效。

鑒于這個成熟的技術，各家公司又在考慮終端配送無人化，即通過多旋翼無人機系統(tǒng)配合智能無人機場，完成最后一步運輸過程--分揀點到蜂巢柜或另一個智能無人機場。物流公司現(xiàn)行的終端配送服務是由配送員騎電動車進行配送，人工成本高且時效性差。與之相比，智能無人機場配合多旋翼無人機進行終端配送，可在10-30min內將物品運送至客戶手中，真正的實現(xiàn)高效率。2017年一飛智控自主研發(fā)的“梧桐”無人機廠以及配套的“鸞鳳”無人機終端配送系統(tǒng)，成為業(yè)界矚目的一顆新星，真正實現(xiàn)了“最后5km運輸”。

圖3 鸞鳳無人機和梧桐無人機場

隨著物流業(yè)繼續(xù)發(fā)展以及多旋翼技術革新，多旋翼在物流運輸領域所占的份額會越來越高，終有一天會完全取代人工配送。

結束語

多旋翼無人機在上述幾大領域內的應用發(fā)展如火如荼，在如此之大的應用潛力以及應用優(yōu)勢條件下，多旋翼只會越來越引人注目，發(fā)展也會越來越好。除此之外，在森林防火、城市建筑消防、森林救援、水上救援、災區(qū)救援、災區(qū)網(wǎng)絡通訊中繼等領域中，多旋翼也曾多次被應用在實際當中，發(fā)揮了不可替代的作用。只是限于目前各領域內整體方案并不完善，多旋翼的應用仍處于摸索前進狀態(tài)?？梢灶A見的是，在不久的將來，當各個領域對自身的實際需求明確以后，各無人機公司必將會制定出整套的方案供消費者使用，到那時，多旋翼的應用將會再次迎來大范圍的普及。

參考文獻

[1]林宇龍，李冰，王德宇，等.多旋翼無人機巡查系統(tǒng)在特高壓基建工程中的應用[J].中國電力，2017（12）：26.

[2]蔣汪洋，劉洪源，劉頌，等.多旋翼無人機航測系統(tǒng)在地形圖測繪中的應用[J].測繪與空間地理信息，2018，41（5）：198-201.

[3]物流業(yè)發(fā)展報告.中國政府網(wǎng).[2015-03-20]