以賦能醫(yī)療急救領(lǐng)域?yàn)槔?G遠(yuǎn)程通訊無(wú)人直升機(jī)

李慕程 劉 帥 陳健棟 李炫君

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院航空學(xué)院 廣東 珠海 519005

前言

2020這一次典型的公共衛(wèi)生安全事件,沒(méi)有不可治愈的傷痛,沒(méi)有不能結(jié)束的議論,給全世界人民帶來(lái)了深重的災(zāi)難。同時(shí)也看到了全國(guó)人民團(tuán)結(jié)一心,充分發(fā)揮“一方有難,八方支援”。新型技術(shù)和高科技產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用為防控和救治發(fā)揮了重要的作用。各類(lèi)消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)奇招百出,在巡查領(lǐng)域成為疫情防控的“尖兵”,無(wú)人機(jī)可以每天多次巡查各個(gè)社區(qū)、村莊以及重要交通要道,對(duì)未佩戴口罩、違規(guī)聚集的市民進(jìn)行“喊話(huà)”,勸導(dǎo)市民安心在家配合防控工作,預(yù)防傳染,防控?zé)o人機(jī)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),在防控方面發(fā)揮了不小的作用。在此期間,無(wú)人機(jī)在體溫測(cè)量、防疫消殺、航拍影像、空投物資、防疫宣傳、高空照明、道路疏通等各個(gè)領(lǐng)域?qū)伊⑵婀Α５蜔o(wú)人機(jī)使用種類(lèi)來(lái)說(shuō)大多有著功能單一、任務(wù)單一的缺點(diǎn),且均使用稍加改裝的大疆消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)或農(nóng)林植保無(wú)人機(jī)與警用無(wú)人機(jī),無(wú)法運(yùn)送血清、血液等適溫保存的醫(yī)療器械用品。消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)載荷小,飛行不穩(wěn)定,并不適應(yīng)于條件復(fù)雜、任務(wù)種類(lèi)多的醫(yī)療緊急任務(wù)。目前,國(guó)內(nèi)還沒(méi)有能夠處理緊急醫(yī)療事件與公共衛(wèi)生突發(fā)事件的醫(yī)療急救城市無(wú)人直升機(jī)。由此可見(jiàn),具有一體化醫(yī)療事件處理能力的基于5G遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)的城市無(wú)人直升機(jī)具有廣闊的市場(chǎng)需求。

一、基于5G網(wǎng)絡(luò)的醫(yī)療急救城市無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)的目的

5G遠(yuǎn)程通訊技術(shù)和無(wú)人直升機(jī)技術(shù)的發(fā)展,為解決上述問(wèn)題提供了可能。本項(xiàng)目目的就是針對(duì)上述問(wèn)題,基于無(wú)人直升機(jī)和5G遠(yuǎn)程通訊設(shè)計(jì)的一款成本低、不受地面道路交通狀況影響、具有快速反應(yīng)能力、反饋及時(shí)的以賦能醫(yī)療急救領(lǐng)域?yàn)槔?G遠(yuǎn)程通訊無(wú)人直升機(jī),實(shí)現(xiàn)一體化醫(yī)療緊急事件處理,即在最短時(shí)間內(nèi)通過(guò)城市無(wú)人直升機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻,遠(yuǎn)程指導(dǎo)病患或身邊的人采取緊急搶救措施,并將急救所需的醫(yī)療用品快速投送到病人身邊,從而為院前搶救贏得寶貴時(shí)間。從功能層面上看,設(shè)計(jì)的無(wú)人直升機(jī)具有體溫測(cè)量、防疫消殺、航拍影像、空投醫(yī)療物資、轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)儲(chǔ)藏溫度有特殊要求的藥品或醫(yī)療物資、防疫宣傳、摸排登記、高空照明、道路疏通等一系列醫(yī)療事件處理能力。續(xù)航超過(guò)40min,最大航程35公里,搭載Pixhawk光流傳感器與超聲波避障傳感器,可實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)自主起飛自動(dòng)巡航以及自動(dòng)返航,不受起飛場(chǎng)地限制、快速部署、操控靈活等諸多優(yōu)點(diǎn),適合完成各類(lèi)醫(yī)療緊急任務(wù)。綜上所述,本項(xiàng)目針對(duì)醫(yī)療緊急救援和傳染病防控的需求特點(diǎn)以及地面交通難以確保實(shí)時(shí)暢通的實(shí)際,設(shè)計(jì)的一款基于5G遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)的城市無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)。在醫(yī)療急救領(lǐng)域主要用于爭(zhēng)取醫(yī)療急救黃金時(shí)間、傳染病實(shí)時(shí)防控監(jiān)測(cè)、醫(yī)療器械用品的快速適溫轉(zhuǎn)移投送、危險(xiǎn)生化用品的快速轉(zhuǎn)移等緊急醫(yī)療事件。

二、基于5G網(wǎng)絡(luò)的醫(yī)療急救城市無(wú)人直升機(jī)設(shè)計(jì)思路

根據(jù)無(wú)人直升機(jī)控制原理、飛行設(shè)計(jì)守則、飛行原理、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等相關(guān)理論設(shè)計(jì)醫(yī)療急救無(wú)人直升機(jī)的主體模塊所設(shè)計(jì)的以賦能醫(yī)療急救領(lǐng)域的5G遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)城市無(wú)人直升機(jī)采用機(jī)身長(zhǎng)1010mm高310mm的自研式無(wú)人直升機(jī)平臺(tái),5G遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn),與城市無(wú)人直升機(jī)穩(wěn)定飛行是本課題的主要任務(wù)?；?G遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)的城市無(wú)人直升機(jī)將會(huì)由機(jī)載設(shè)備采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),運(yùn)用WebRTC異地組網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信,采用較為便捷且提供免費(fèi)服務(wù)的蒲公英VPN進(jìn)行應(yīng)用。通過(guò)搭載Pixhawk光流傳感器與超聲波避障傳感器,使用匹配法優(yōu)化光流算法,實(shí)現(xiàn)飛行器安全穩(wěn)定飛行。通過(guò)基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)與系統(tǒng)辨識(shí)的自主起飛控制方法可實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)起飛,自動(dòng)巡航以及自動(dòng)返航,實(shí)現(xiàn)區(qū)域自主防疫消殺,不受起飛場(chǎng)地限制、快速部署、操控靈活等諸多優(yōu)點(diǎn),適合完成城市各類(lèi)任務(wù)。在以賦能醫(yī)療急救領(lǐng)域?yàn)槔奶剿髦?其功能基本囊括現(xiàn)有疫情防控管制主要手段,整合現(xiàn)有醫(yī)療模塊化功能,具有體溫測(cè)量、防疫消殺、航拍影像、空投醫(yī)療物資、通過(guò)基于半導(dǎo)體芯片制冷的應(yīng)急醫(yī)療箱設(shè)計(jì)完成轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)儲(chǔ)藏溫度有特殊要求的藥品或醫(yī)療物資、防疫宣傳、摸排登記、高空照明、道路疏通等一系列醫(yī)療事件處理能力。

三、基于5G網(wǎng)絡(luò)的醫(yī)療急救城市無(wú)人直升機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景

1、天眼高懸·打造防控立體框架以高空拍攝為主要手段,可對(duì)視野無(wú)法觸及的地方進(jìn)行近隱蔽監(jiān)測(cè),通過(guò)發(fā)揮高空監(jiān)察安全無(wú)接觸、視野廣闊、高效精準(zhǔn)等防疫巡查優(yōu)勢(shì),配合地面巡查人員,構(gòu)建天上地下、全方位、無(wú)盲點(diǎn)的立體疫情防控監(jiān)測(cè)體系。2、高效防疫消殺·保障復(fù)工安全相比傳統(tǒng)的人工消殺,無(wú)人機(jī)防疫減少了人力成本,避免交叉感染。立體噴灑消毒藥液,液體隨氣流擴(kuò)散更快,覆蓋范圍更大,幾乎達(dá)到無(wú)死角消毒。應(yīng)用無(wú)人機(jī)噴灑消毒液,對(duì)收費(fèi)站、辦公區(qū)等公共場(chǎng)所進(jìn)行空中防疫消殺,能夠進(jìn)一步防止和阻斷病菌滋生蔓延,全力保障復(fù)工復(fù)產(chǎn)安全。3、空中亮嗓·宣傳防疫“這位男士,現(xiàn)提醒您出門(mén)在外行走請(qǐng)佩戴好口罩,特殊時(shí)期請(qǐng)做好個(gè)人防護(hù)”、“下面四位爺爺奶奶,不要打牌了,戴上口罩趕緊回家!”…自疫情發(fā)生以來(lái),多地密織防疫宣傳網(wǎng),通過(guò)無(wú)人機(jī)智能識(shí)別人群聚集地,遠(yuǎn)程喊話(huà)疏散,宣傳防疫政策及知識(shí)。4、“東風(fēng)”快遞·使命必達(dá)在患者遇緊急性休克或失血過(guò)多情況下,以賦能醫(yī)療急救為例的5G遠(yuǎn)程通訊無(wú)人機(jī)急救箱系統(tǒng)內(nèi)調(diào)溫至血漿保存溫度,并攜帶心臟除顫儀起飛后15分鐘內(nèi)到達(dá)指定區(qū)域,實(shí)現(xiàn)醫(yī)療物資的緊急配送。

結(jié)束語(yǔ)

5G通信技術(shù)的成熟,使得網(wǎng)絡(luò)傳輸具有更快的傳輸速度,在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),醫(yī)療無(wú)人直升機(jī)都可以實(shí)現(xiàn)大部分醫(yī)療緊急事件的快速支援與快速部署。