智能无人机系统在智慧城市建设中的应用

时间：2024-05-19

闫浩

天津航天中为数据系统科技有限公司

目前，我国正如火如荼地进行智慧城市建设。面对纷繁复杂的城市环境，如何打造数字信息化城市是一大难题。智能无人机可以应用在智慧城市建设的多个领域，为相关决策部门提供准确、高效的数据支持服务，开展智慧应用、智慧规划，打破信息孤岛，推动智慧城市建设。

近年，随着科技发展和互联网时代的来临，无人机在民用领域的应用越来越广泛，已在公安、消防、城市管理等众多领域替代人工作业。但无人机需要人员操控，对人员操控技能要求较高，需经过严格培训，不能及时融入智慧城市管理，导致无人机应用普及率较低。智能无人机技术的出现，实现了智能化、自主飞行、高效率作业，降低了无人机飞行操控的门槛。智能无人机可以提高城市应急事件响应能力、空天地立体化监测能力、城市空间巡查能力、城市综合信息采集能力，推动智慧城市建设快速发展，将高科技融入城市发展，打造智慧、宜居的新时代城区。

智能无人机系统组成

智能无人机系统主要由无人机平台、任务载荷、智能停机坪与智能控制系统组成。智能无人机系统具备智能控制、精准起降、高安全性、全天时执行任务的特点，为城市建设提供及时、准确的数据信息。

智能无人机平台

无人机平台机身采用一体化开模制作，模块化组装实现快速拆装，具备低电保护、断链自动返航等多重安全策略，为其飞行任务保驾护航。平台环境适应性强，恶劣天气仍可正常飞行，配置差分GPS，实现无人机精准起降，误差不超10cm。加装4G/5G模块，实现网络信号传输，不受信号强度、传输距离限制，可异地起降，实时回传数据信息。

无人机任务载荷

无人机可搭载可见光相机、红外热成像仪、喊话器、高清变焦摄像机等任务载荷，根据任务性质不同，配置不同任务载荷开展作业。任务载荷采用模块化、插拔式设计，可储存或实时回传影像、高清数据、远程语音等信息。

图1 六旋翼无人机平台。

智能停机坪

智能停机坪采用自动伺服保护罩，具备防水、防风能力，在恶劣天气条件下，能保证无人机系统不被损坏，根据无人机实际作业任务，可远程自动开启和关闭。无人机利用智能停机坪全自主充电，无需人员操作，可实时远程监控充电状态。智能停机坪内外安装有摄像头，实时监控智能无人机状态。同时，其外部安装了风速仪等气象设备，观测周边飞行环境，保证智能无人机飞行安全。智能停机坪体积较小，在高楼林立的城市中，可以安装在楼顶等区域，提高空间使用率，同时降低风险。

智能控制系统

智能控制系统分为固定电脑端与移动端如手机或带有移动网络的平板电脑，在电脑端主要处理各职能部门申请的日常数据采集、巡查任务。移动端主要派发给一线工作人员，在发生紧急事件时，由现场人员直接调动周边站点或正在执行任务的智能无人机，开展应急支援保障。

智能无人机系统功能特点

远程操控

智能停机坪、无人机均利用4G/5G网络进行信号、数据传输，传输距离不受区域限制，不受障碍物遮挡。

图2 可见光相机。

操控简单

智能无人机实现一键起飞、降落，自主生成任务航线，降低对操控人员的素质要求，2h左右即可完成人员培训。

高度智能化

采用差分GPS获取高精度定位信号，进而为无人机平台提供精确的降落点位置信息，实现无人机精准降落。无人机电量补充、外部状态检查、周边环境观察、气象条件监测等均由智能停机坪回传给智能控制系统。无人机开机后，自检起飞前的状态，回传给智能控制系统，通过综合分析智能停机坪与无人机平台回传的信息，对飞行作业安全进行评定。

图3 高清摄像机。

图4 喊话器与探照灯。

集群协同作业

对智能无人机分布进行科学合理的规划设计，采用网络集群控制技术，操控人员可同时控制多架无人机作业，提升作业效率。为保障飞行安全，可以设置电子围栏，限定每架无人机只能在自己的作业范围内作业，遇到紧急情况可以解除电子围栏，允许支援保障无人机进入作业区域。

图5 无人机智能停机坪。

智能无人机在城市中的应用

目前中国各个城市都在加快智慧城市的建设步伐。例如，加快建设未来公交站、行人守护系统、智慧灯杆，开展无人车驾驶试点，构建智慧交通体系。智能无人机可服务于交通、路政、公安、消防等多个领域，可融入城市智慧管理指挥中心，政府的各部门，为打造智慧城市、安全城市贡献力量。

在公安部门的应用

采用智能无人机系统与地面警力协同巡查，全面提升监控力度与智能化管理水平，对院校、超市、地铁站等人员流动性大的场所进行重点巡查，对可疑人员进行监督排查，遇到城市突发事件时，发挥信息支撑作用，为事件处置提供高空视角影像。在学校、出入城路段的早晚高峰执行路况巡查、事故侦查、违章取证等任务，从而实现天地一体、实时回传、联动处置的协同应用，提高巡查效率，加强巡查力度，确保道路安全、畅通。