江蘇：綜合管理無人機(jī)公路應(yīng)用平臺(tái)

文/江蘇省交通運(yùn)輸廳公路局 朱雷雷

近年來，無人機(jī)因其不受地形限制、空中視野開闊、綠色低耗、操作靈活等特點(diǎn)，在公路領(lǐng)域成為熱門技術(shù)之一，隨著相關(guān)軍用技術(shù)向民用領(lǐng)域逐步開放，越來越多的“空中作業(yè)”成為可能。江蘇擁有近16萬公里普通公路，如此龐大體量的交通基礎(chǔ)設(shè)施如果有更為先進(jìn)的裝備、技術(shù)提高養(yǎng)護(hù)管理水平，對(duì)于公路事業(yè)發(fā)展是非常有意義的探索嘗試。

初步實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用

早在2016年初，無人機(jī)技術(shù)在江蘇公路的應(yīng)用就初現(xiàn)萌芽，比如在工程建設(shè)前期，用無人機(jī)對(duì)施工沿線進(jìn)行航拍、交通擁堵用無人機(jī)快速探查區(qū)域交通運(yùn)行狀況等，雖然只是“飛一飛、看一看”，但已經(jīng)為公路管理工作提供了非常直觀、精確的影像數(shù)據(jù)。經(jīng)過了一年多的發(fā)展，無人機(jī)的應(yīng)用可謂“既擴(kuò)大了廣度，又延伸了深度”，以中設(shè)航空為代表的各技術(shù)研發(fā)單位，不但解決了一些無人機(jī)在公路行業(yè)應(yīng)用必須解決的技術(shù)難題，比如續(xù)航能力無法滿足公路長線作業(yè)，橋梁復(fù)雜結(jié)構(gòu)造成飛行控制信號(hào)干擾，無人機(jī)公路作業(yè)對(duì)行駛車輛帶來隱患等，更進(jìn)一步結(jié)合行業(yè)需求，在公路路產(chǎn)路權(quán)管理、路政養(yǎng)護(hù)巡查、工程建設(shè)現(xiàn)場監(jiān)管、橋梁外觀檢測、路網(wǎng)調(diào)度與應(yīng)急指揮等領(lǐng)域形成了前端采集加后端處理的一系列綜合解決方案，將無人機(jī)技術(shù)在公路行業(yè)的應(yīng)用帶入到一個(gè)嶄新的階段。

無人機(jī)是一架由遙控站管理（包括遠(yuǎn)程操縱或自主飛行）的航空器，也稱遙控駕駛航空器。

2016年6月，在江蘇徐州召開的全國公路養(yǎng)護(hù)工作大會(huì)上，無人機(jī)順利完成了路網(wǎng)應(yīng)急調(diào)度演練，獲得了廣泛的好評(píng)。南通水網(wǎng)密集、橋梁眾多，運(yùn)用無人機(jī)開展橋梁外觀檢測，既解決了橋梁檢測車不足的問題又提高了檢測效率；泰州在國道328線改擴(kuò)建工程上運(yùn)用無人機(jī)施工監(jiān)管，精確到每個(gè)人、每輛車，還能同時(shí)有效地把控工程的完成質(zhì)量、進(jìn)度；揚(yáng)州使用無人機(jī)實(shí)現(xiàn)了20公里路段的長距離線性巡檢，實(shí)現(xiàn)一次飛行既輔助路政巡查實(shí)時(shí)看，又輔助養(yǎng)護(hù)巡查精細(xì)看；南京對(duì)寧高新通道（國道235線南京段）全線建立了無人機(jī)正射航拍數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了矢量化、實(shí)景化資產(chǎn)管理。在省級(jí)層面，江蘇公路深入開展應(yīng)用，積極響應(yīng)江蘇省委省政府的要求，開展為期三年的路域環(huán)境整治行動(dòng)，并率先引入無人機(jī)輔助執(zhí)行路域環(huán)境排查工作，實(shí)現(xiàn)整治行動(dòng)的全過程“實(shí)景”管理。

綜合管理迫在眉睫

公路行業(yè)無人機(jī)選擇主要考慮因素有：便攜易帶、操控較簡單、影像分辨率高、成本較低、安全可靠。

無人機(jī)應(yīng)用逐漸廣泛，帶來的管理需求迫在眉睫，隨著裝備越來越多、應(yīng)用越來越多、問題也會(huì)越來越多。目前，有多方面問題亟待解決。首先是無人機(jī)業(yè)務(wù)應(yīng)用不規(guī)范。在哪用？怎么用？用來做什么？每個(gè)應(yīng)用單位理解不同，給出的答案也不同，所以就帶來了應(yīng)用場景不明確、操作規(guī)程不統(tǒng)一、業(yè)務(wù)結(jié)合不緊密的問題，需要有一套應(yīng)用設(shè)計(jì)方案來科學(xué)指導(dǎo)。同時(shí)無人機(jī)資源匹配不統(tǒng)一，在公路上、在長大橋梁上、在建設(shè)工地上，環(huán)境不同、作業(yè)條件不同，能適用的無人機(jī)也不盡相同，進(jìn)而對(duì)操作人員也提出不同的要求。作業(yè)場景、裝備機(jī)型和飛手需要有一個(gè)科學(xué)的體系予以正確匹配，而目前的飛行缺乏監(jiān)控管理，行業(yè)內(nèi)的無人機(jī)作業(yè)行為是否危及公共安全？飛行方案是否科學(xué)高效？需要對(duì)無人機(jī)飛行行為開展前、中、后期的全過程管理，建立科學(xué)規(guī)范的維保體系。

隨著無人機(jī)應(yīng)用的深入，越來越多針對(duì)交通行業(yè)的“定制無人機(jī)”應(yīng)運(yùn)而生，符合這些裝備的更新、保養(yǎng)、維修、保險(xiǎn)，缺乏一個(gè)科學(xué)的體系指導(dǎo)。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分散化同樣需要注意。越來越多的無人機(jī)管理軟件、業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件，帶來參數(shù)不一、格式不一的數(shù)據(jù)，且分散在各個(gè)源頭存儲(chǔ)管理，沒有統(tǒng)一的平臺(tái)，無法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的管理，這樣不利于推廣和大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用。從長遠(yuǎn)來說，基于大量的裝備、人員、業(yè)務(wù)、飛行、服務(wù)信息數(shù)據(jù)的價(jià)值挖掘和智能分析，是更好、更優(yōu)發(fā)展的必要手段，這些數(shù)據(jù)不能有效地管理運(yùn)用，也將不利于無人機(jī)在公路領(lǐng)域應(yīng)用的長遠(yuǎn)發(fā)展。

用“云”的概念搭建管理平臺(tái)

從2016年起，基于上述各類問題的考慮，江蘇省公路局將無人機(jī)綜合管理平臺(tái)作為一項(xiàng)重點(diǎn)研究和開發(fā)內(nèi)容。無人機(jī)發(fā)展需要與公路行業(yè)結(jié)合，需要與業(yè)務(wù)開展結(jié)合，平臺(tái)是有效的立足點(diǎn)，是用來構(gòu)筑裝備技術(shù)和應(yīng)用需求相結(jié)合的橋梁。

平臺(tái)的面向?qū)ο?，通過融合“云”的概念實(shí)現(xiàn)，將各類硬件、軟件提供商通過平臺(tái)開放共享，并由相應(yīng)的政府行業(yè)部門進(jìn)行統(tǒng)一管理；平臺(tái)面向公路行業(yè)“建、管、養(yǎng)、服”四方面，江蘇省公路局通過聯(lián)合南京、徐州、揚(yáng)州、泰州、南通五市，分別在路產(chǎn)路權(quán)管理、路網(wǎng)應(yīng)急調(diào)度、路政養(yǎng)護(hù)巡查、工程現(xiàn)場監(jiān)管、橋梁養(yǎng)護(hù)檢測領(lǐng)域，同時(shí)借助相關(guān)研究單位的裝備和技術(shù)力量，著力應(yīng)用研究，形成規(guī)范。

平臺(tái)的定位和目標(biāo)，主要有以下四方面：首先是資源配置的平臺(tái)。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、事有效匹配并實(shí)現(xiàn)資源共享。把公路行業(yè)應(yīng)用場景和無人機(jī)、駕駛員，建立科學(xué)聯(lián)系合理匹配；其次是飛行監(jiān)控的平臺(tái)。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“雙渠道”的數(shù)據(jù)監(jiān)控，分別是無人機(jī)本身飛行數(shù)據(jù)和任務(wù)產(chǎn)生的執(zhí)行數(shù)據(jù)，還將是設(shè)備維保的平臺(tái)，既涉及到維保的監(jiān)督管理，又涉及相關(guān)資源的關(guān)聯(lián)匹配，包括一些供應(yīng)商、養(yǎng)維商、保險(xiǎn)商、以及其他的數(shù)據(jù)服務(wù)商；最后是搭建數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，將以上的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理，并補(bǔ)充一些數(shù)據(jù)分析。

無人機(jī)巡視在建的高速公路

數(shù)據(jù)、服務(wù)、業(yè)務(wù)三層架構(gòu)

無人機(jī)綜合管理平臺(tái)從平臺(tái)架構(gòu)上來看，整體分為數(shù)據(jù)、服務(wù)、業(yè)務(wù)三層結(jié)構(gòu)。其中，數(shù)據(jù)層實(shí)現(xiàn)無人機(jī)裝備、駕駛員、任務(wù)、飛行計(jì)劃、飛行方案、任務(wù)采集等多種類型數(shù)據(jù)的分類存儲(chǔ)。服務(wù)層提供裝備、飛行數(shù)據(jù)、維修保養(yǎng)、飛行禁區(qū)、航空資料等的管理。業(yè)務(wù)層通過數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)接口的方式，將現(xiàn)有公路業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如路政、養(yǎng)護(hù)、應(yīng)急、工程等系統(tǒng)整合，打通數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流。

無人機(jī)綜合管理平臺(tái)從功能上來看，首先要實(shí)現(xiàn)資源配置功能，這包括無人機(jī)設(shè)備信息管理，分為無人機(jī)飛行器及無人機(jī)掛載設(shè)備，并結(jié)合業(yè)務(wù)場景建立關(guān)聯(lián)選擇；駕駛員管理，將無人機(jī)設(shè)備與具備相應(yīng)駕駛員資格的人員實(shí)現(xiàn)等級(jí)掛鉤，自動(dòng)匹配；業(yè)務(wù)管理，形成選任務(wù)、選機(jī)型、選掛載、選飛手、定方案、定計(jì)劃六步流程，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與設(shè)備、人員匹配關(guān)聯(lián)，并進(jìn)一步對(duì)飛行計(jì)劃的時(shí)間、路線、區(qū)域，結(jié)合天氣信息、禁飛區(qū)、臨時(shí)限飛等信息，實(shí)施智能檢查并提醒計(jì)劃申請(qǐng)人員及平臺(tái)管理人員。

此后實(shí)現(xiàn)飛行監(jiān)控功能，平臺(tái)可以對(duì)無人機(jī)飛行中的速度、高度、時(shí)間、飛行區(qū)域等進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控及告警，當(dāng)出現(xiàn)無人機(jī)飛行時(shí)間與飛行計(jì)劃不符、飛行速度高于限制高度、飛行高度高于或低于任務(wù)飛行高度、飛行區(qū)域不在任務(wù)執(zhí)行范圍內(nèi)時(shí)，實(shí)時(shí)告警該飛行任務(wù)的相關(guān)人員及平臺(tái)管理人員，并將違規(guī)信息記錄在平臺(tái)中。在飛行任務(wù)結(jié)束后，還可以在平臺(tái)上，對(duì)無人機(jī)歷史任務(wù)的飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行回溯，對(duì)任務(wù)視頻和軌跡，實(shí)現(xiàn)視頻及軌跡雙向聯(lián)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)設(shè)備維保功能，將裝備銷售商、養(yǎng)維商、保險(xiǎn)商等整合到平臺(tái)中來，實(shí)現(xiàn)一站式、全方位的設(shè)備“售、養(yǎng)、維、?！辟Y源一體化；最后是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享功能。利用云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，提供無人機(jī)裝備、飛行數(shù)據(jù)、維修保養(yǎng)、飛行禁區(qū)、航空資料等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的共享服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)飛行任務(wù)中產(chǎn)生的視頻、圖片、軌跡、任務(wù)、業(yè)務(wù)等各類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及共享服務(wù)。

無人機(jī)應(yīng)用綜合管理平臺(tái)，使用者是行業(yè)管理方、行業(yè)執(zhí)行方和服務(wù)提供方，為無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)和交通運(yùn)輸行業(yè)建立起一個(gè)通道和橋梁，并把每項(xiàng)具體工作如何管理落實(shí)形成可操作手段。在這樣一個(gè)平臺(tái)的運(yùn)行支持下，首先在應(yīng)用范圍上，無人機(jī)可以更迅速、準(zhǔn)確地找到應(yīng)用場景，并暢通機(jī)制，實(shí)現(xiàn)更科學(xué)、廣泛的應(yīng)用；其次在應(yīng)用深度上，行業(yè)發(fā)展可以深入融入無人機(jī)元素來統(tǒng)籌戰(zhàn)略布局，從現(xiàn)在解決問題，到未來提出更高需求，提升更高水平，從而打開嶄新技術(shù)格局，最終實(shí)現(xiàn)相互促進(jìn)，把海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則化整理，做綜合的、深入的智能分析，形成一些研究結(jié)論，一方面提供給無人機(jī)應(yīng)用集成商，如硬件制造商、軟件開發(fā)商、技術(shù)服務(wù)商、售后維保商等，促進(jìn)形成更加貼合公路行業(yè)應(yīng)用需求的解決方案；另一方面提供給行業(yè)使用者，促進(jìn)業(yè)務(wù)的進(jìn)一步拓展深入和融合提升，最終達(dá)到相互促進(jìn)、共同發(fā)展的目標(biāo)。