無人機在網絡通信優(yōu)化維護工作中的研究

付康　王清府　張磊

【摘 要】為了解決日常網絡通信優(yōu)化維護工作中高空作業(yè)困難的問題，創(chuàng)新引入目前技術發(fā)展迅猛的無人機應用到日常網絡通信優(yōu)化維護工作中。通過對無人機的飛行控制、圖像識別、數據傳輸等特點進行介紹，并聯(lián)系日常基站規(guī)劃和審核、基站巡檢、工程建設和應急通信維護等實際工作進行相關驗證，總結了無人機的應用成果。采用無人機相比傳統(tǒng)通信高空作業(yè)方式存在諸多優(yōu)勢，能夠有效解決傳統(tǒng)方式中存在的各種問題，并提出了合理化建議。

【關鍵詞】無人機 站址規(guī)劃 站址審核 基站巡檢 應急通信

1 研究背景

UAV（Unmanned Aerial Vehicle，無人機）是一種無人駕駛的航空器，具備一定的動力、可操控、能攜帶多種任務設備、可遠程執(zhí)行各種任務并能重復使用。到20世紀末，無人機廣泛出現在軍事和民用領用。在軍事領域，無人機能夠有效地支援情報偵察，擔負各種空中作戰(zhàn)任務，在電子戰(zhàn)中也能出色完成各項任務，倍受青睞；在民用領域，近年來無人機技術發(fā)展迅猛，功能應用廣泛，越來越被普通民眾接受和使用，如2013年汶川大地震中運用無人機對災區(qū)進行航拍，獲取的圖片為國家有關部門的科學救災決策提供了重要的參考依據；2016年京東商城開始實驗用無人機對商品進行配送等。

無人機內部裝有先進的計算機飛控、姿態(tài)傳感、無線電數據傳輸、定位自助駕駛、圖像傳輸和攝像機云臺遙控伺服系統(tǒng)等裝置，是一部裝備精良的“飛行電腦”。目前其在地理環(huán)境勘察、處理自然災害以及社會安全事件、空中通信中繼等方面都發(fā)揮過重要的作用?；诖?，本文將對無人機在網絡通信優(yōu)化維護工作中的應用進行研究，探討使用無人機工作與傳統(tǒng)方式相比能夠帶來哪些便利、具備哪些優(yōu)勢。

2 無人機在基站站址規(guī)劃、審核中的應用

研究

2.1 無人機在站址規(guī)劃中的應用

在日?；疽?guī)劃中，由于地形限制（如險峻的山區(qū)、湖泊以及人員不易到達的區(qū)域），通常無法獲取精準的地理信息，造成基站勘察工作無法順利展開。

而無人機的特性能夠幫助維護優(yōu)化人員有效地打破這一屏障，它能夠輕松完成現場地形勘察（飛行距離最大可達2 km），為基站規(guī)劃提供精準的數據，并精準地采集各種地理信息，實時記錄回傳圖像。在保證人員安全性的前提下，可以使優(yōu)化人員獲得精準基站規(guī)劃位置和附近現場地形地貌，從而提高工作效率。

2.2 無人機在站址審核中的應用

在基站建設工作前期，需要按照區(qū)公司的站址審核要求和標準，采集經緯度、站高、周圍環(huán)境照片等信息。

常規(guī)采集基站周圍環(huán)境信息的方式是分步采集，先采集經緯度、后采集站高、再采集周圍環(huán)境照片，尤其是采集周圍環(huán)境照片只能采集到地面環(huán)拍照片，無法從空中采集到俯瞰圖像，導致采集的周邊環(huán)境相對片面，無法更直觀和廣角度的反饋周邊環(huán)境信息。而運用無人機能一體化的解決此類問題，由于無人機內置GPS、高度計、圖傳等精密電子元器件，可以實時傳輸圖像并精確測量經緯度、高度、方位角等信息，再配上實時空中畫面，很容易獲取俯瞰地理信息，在提高站址審核工作效率的同時，還可以更加精準直觀地采集有效數據，為后期網絡優(yōu)化工作打好基礎。

無人機空中照片拍攝清晰，拍攝效果如圖1所示：

通過無人機實施站址審核，發(fā)現俯瞰周邊無線覆蓋環(huán)境清晰，且圖片中包含站高為42 m和拍攝角度方位角為161°，具體如圖2所示：

2.3 無人機應用于站址規(guī)劃和審核中的優(yōu)勢

通過無人機規(guī)劃站點，能夠快速實時地從空中圖像獲取周邊詳細地理信息，且由于無人機內置GPS、高度計等精密儀器，在高度、方向角等數據上比普通的測距儀和羅盤數據更加精準。

經過現場站址審核勘查測試對比，通過無人機測量的數據比日常工作中普通方法測量的數據在準確性方面有效提升了30%，在時間方面比原有方法縮短了45%，因此無人機在顯著提升站址審核規(guī)劃數據準確性的同時也提升了規(guī)劃工作效率，為基站建設和優(yōu)化維護工作打下了堅實的基礎。

3 無人機在基站巡檢中的應用研究

3.1 無人機引入基站巡檢的由來

在日常網絡優(yōu)化維護工作中，每年都需要例行對基站實施巡檢。傳統(tǒng)的巡檢方式需要塔工攀爬鐵塔對天線、饋線、GPS蘑菇頭等設備進行高空巡查，既費時又費力，并且高空作業(yè)存在極大的危險性。在正常情況下，平均一名塔工在天氣條件允許的情形下每日至多完成3至5個基站的天饋巡檢工作，由于需要重點考慮安全性因素，在遇到天氣環(huán)境惡劣（如炎熱、下雨、大風）時，通常會導致無法正常開展基站天饋巡檢工作，從而大大降低工作效率。

因此，需要尋求一種方法，如何在保證安全的前提下快速高效地完成巡檢工作，以保障基站良性運營。通過查詢比對，發(fā)現電力線纜巡檢高空輸電線時使用了無人機。由于高空電纜巡檢和基站巡檢中都含有高空作業(yè)，十分危險，無人機的使用可以降低人員的危險性，保障安全，所以建議將無人機引入到通信基站巡檢中。

3.2 無人機對基站巡檢工作的實際應用

為了驗證無人機在基站巡檢工作的實際情況，選取某個近郊基站對其進行驗證，發(fā)現其能夠有效地完成基站巡檢工作。

首先將無人機飛升至天線位置，在該高度圍繞基站進行旋轉，并利用無人機上的攝像頭對高空環(huán)境、天線、饋線、饋線接頭等進行拍照留存，照片清晰，能夠有效地觀察巡查部分是否存在異常。

無人機拍攝的基站巡檢整體照片如圖3所示：

然后核查天線高度、方位角和覆蓋場景，將無人機飛升至天線高度處，并調整無人機的攝像頭方位，使其與要核查天線方向角一致，此時在無人機操控顯示屏上會顯示出高度和方位角。

在圖4所示的現場采集圖中，天線所在位置的高度為39 m，拍攝角度方位角為176°。

3.3 無人機對基站巡檢工作的結論

由于無人機安裝有GPS、高度計、圖傳等電子元器件，在巡檢過程中可以實時傳輸圖像并精確測量經緯度、高度、方位角等信息，為基站巡檢提供精準可靠的數據。同時，能夠在自然環(huán)境惡劣下完成基站巡檢工作，確保了人員作業(yè)的安全性，并大大提升了工作效率（在單位時間內可以完成更多基站的巡檢工作）。

無人機應用于基站巡檢工作相比傳統(tǒng)巡檢工作具備更大的優(yōu)勢。但是，在實踐過程中發(fā)現為了能呈現清晰的畫質，無人機巡檢一般要飛至距離基站5 m～10 m才能更為精準地判斷故障點，此時對無人機操作人員有一定操作技能要求，因此若要將無人機廣泛應用于基站巡檢工作，需對維護人員的無人機操作技能進行培訓。

3.4 無人機在基站巡檢中的經濟價值優(yōu)勢

在日常網絡優(yōu)化維護工作中，通過無人機代替日常塔工完成天饋巡檢、采集天線高度和方向角等基本數據的工作，不僅可以100%提升安全性，而且能夠有效節(jié)約資金。

經測算，按照實際一名塔工每天爬3個塔來計算，成本價為100元/塔，共計300元；而無人機在電池充足的情況下，一天內能完成8～10個塔的天饋巡檢工作，在數量和工作效率方面遠勝塔工。并且在成本方面，除了無人機本身制作成本需要資金2萬元以外，平均巡檢1個塔的成本只需要電費，遠遠低于目前塔工巡檢的成本價格。

4 無人機在工程建設和應急通信中的應用

研究

常見的無人機一般能承載重量10 kg左右，在工程建設和應急通信中可以用來運輸光纜、工具，尤其是在復雜地形進行物品運輸時能夠發(fā)揮重要作用，具備一定優(yōu)勢。

在應急通信保障中，無人機還能通過圖傳裝置實時傳輸空中畫面，迅速幫助技術人員熟悉周邊環(huán)境，為應急通信保障方案提供有利地形數據，以確保應急通信保障工作能夠順利開展。經過實際應用統(tǒng)計，能夠有效縮短應急通信開通時間達30分鐘。

5 結束語

本文主要闡述無人機在基站規(guī)劃和審核工作中、在基站巡檢工作中、在工程建設和應急通信工作中的實際應用分析，同時對經濟效益進行推算，發(fā)現在實際應用中，無人機在通信維護工作中相比傳統(tǒng)方式提高了準確性和工作效率，并具有成本競爭、提升人員安全性等優(yōu)勢。在今后的網絡通信優(yōu)化維護工作中，將繼續(xù)挖掘和推廣無人機的優(yōu)勢應用，從而提升通信維護工作的質量和效率，并保障人員的安全性。

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