江蘇：綜合管理無人機公路應用平臺

文/江蘇省交通運輸廳公路局 朱雷雷

近年來，無人機因其不受地形限制、空中視野開闊、綠色低耗、操作靈活等特點，在公路領域成為熱門技術之一，隨著相關軍用技術向民用領域逐步開放，越來越多的“空中作業”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設施如果有更為先進的裝備、技術提高養護管理水平，對于公路事業發展是非常有意義的探索嘗試。

初步實現廣泛應用

早在2016年初，無人機技術在江蘇公路的應用就初現萌芽，比如在工程建設前期，用無人機對施工沿線進行航拍、交通擁堵用無人機快速探查區域交通運行狀況等，雖然只是“飛一飛、看一看”，但已經為公路管理工作提供了非常直觀、精確的影像數據。經過了一年多的發展，無人機的應用可謂“既擴大了廣度，又延伸了深度”，以中設航空為代表的各技術研發單位，不但解決了一些無人機在公路行業應用必須解決的技術難題，比如續航能力無法滿足公路長線作業，橋梁復雜結構造成飛行控制信號干擾，無人機公路作業對行駛車輛帶來隱患等，更進一步結合行業需求，在公路路產路權管理、路政養護巡查、工程建設現場監管、橋梁外觀檢測、路網調度與應急指揮等領域形成了前端采集加后端處理的一系列綜合解決方案，將無人機技術在公路行業的應用帶入到一個嶄新的階段。

無人機是一架由遙控站管理（包括遠程操縱或自主飛行）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護工作大會上，無人機順利完成了路網應急調度演練，獲得了廣泛的好評。南通水網密集、橋梁眾多，運用無人機開展橋梁外觀檢測，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線改擴建工程上運用無人機施工監管，精確到每個人、每輛車，還能同時有效地把控工程的完成質量、進度；揚州使用無人機實現了20公里路段的長距離線性巡檢，實現一次飛行既輔助路政巡查實時看，又輔助養護巡查精細看；南京對寧高新通道（國道235線南京段）全線建立了無人機正射航拍數據，實現了矢量化、實景化資產管理。在省級層面，江蘇公路深入開展應用，積極響應江蘇省委省政府的要求，開展為期三年的路域環境整治行動，并率先引入無人機輔助執行路域環境排查工作，實現整治行動的全過程“實景”管理。

綜合管理迫在眉睫

公路行業無人機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。

無人機應用逐漸廣泛，帶來的管理需求迫在眉睫，隨著裝備越來越多、應用越來越多、問題也會越來越多。目前，有多方面問題亟待解決。首先是無人機業務應用不規范。在哪用？怎么用？用來做什么？每個應用單位理解不同，給出的答案也不同，所以就帶來了應用場景不明確、操作規程不統一、業務結合不緊密的問題，需要有一套應用設計方案來科學指導。同時無人機資源匹配不統一，在公路上、在長大橋梁上、在建設工地上，環境不同、作業條件不同，能適用的無人機也不盡相同，進而對操作人員也提出不同的要求。作業場景、裝備機型和飛手需要有一個科學的體系予以正確匹配，而目前的飛行缺乏監控管理，行業內的無人機作業行為是否危及公共安全？飛行方案是否科學高效？需要對無人機飛行行為開展前、中、后期的全過程管理，建立科學規范的維保體系。

隨著無人機應用的深入，越來越多針對交通行業的“定制無人機”應運而生，符合這些裝備的更新、保養、維修、保險，缺乏一個科學的體系指導。業務數據分散化同樣需要注意。越來越多的無人機管理軟件、業務應用軟件，帶來參數不一、格式不一的數據，且分散在各個源頭存儲管理，沒有統一的平臺，無法實現統一的管理，這樣不利于推廣和大數據分析應用。從長遠來說，基于大量的裝備、人員、業務、飛行、服務信息數據的價值挖掘和智能分析，是更好、更優發展的必要手段，這些數據不能有效地管理運用，也將不利于無人機在公路領域應用的長遠發展。

用“云”的概念搭建管理平臺

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綜合管理平臺作為一項重點研究和開發內容。無人機發展需要與公路行業結合，需要與業務開展結合，平臺是有效的立足點，是用來構筑裝備技術和應用需求相結合的橋梁。

平臺的面向對象，通過融合“云”的概念實現，將各類硬件、軟件提供商通過平臺開放共享，并由相應的政府行業部門進行統一管理；平臺面向公路行業“建、管、養、服”四方面，江蘇省公路局通過聯合南京、徐州、揚州、泰州、南通五市，分別在路產路權管理、路網應急調度、路政養護巡查、工程現場監管、橋梁養護檢測領域，同時借助相關研究單位的裝備和技術力量，著力應用研究，形成規范。

平臺的定位和目標，主要有以下四方面：首先是資源配置的平臺。目標是實現人、機、事有效匹配并實現資源共享。把公路行業應用場景和無人機、駕駛員，建立科學聯系合理匹配；其次是飛行監控的平臺。目標是實現“雙渠道”的數據監控，分別是無人機本身飛行數據和任務產生的執行數據，還將是設備維保的平臺，既涉及到維保的監督管理，又涉及相關資源的關聯匹配，包括一些供應商、養維商、保險商、以及其他的數據服務商；最后是搭建數據共享平臺，將以上的數據統一存儲、統一管理，并補充一些數據分析。

無人機巡視在建的高速公路

數據、服務、業務三層架構

無人機綜合管理平臺從平臺架構上來看，整體分為數據、服務、業務三層結構。其中，數據層實現無人機裝備、駕駛員、任務、飛行計劃、飛行方案、任務采集等多種類型數據的分類存儲。服務層提供裝備、飛行數據、維修保養、飛行禁區、航空資料等的管理。業務層通過數據及業務接口的方式，將現有公路業務系統，如路政、養護、應急、工程等系統整合，打通數據和業務流。

無人機綜合管理平臺從功能上來看，首先要實現資源配置功能，這包括無人機設備信息管理，分為無人機飛行器及無人機掛載設備，并結合業務場景建立關聯選擇；駕駛員管理，將無人機設備與具備相應駕駛員資格的人員實現等級掛鉤，自動匹配；業務管理，形成選任務、選機型、選掛載、選飛手、定方案、定計劃六步流程，實現業務與設備、人員匹配關聯，并進一步對飛行計劃的時間、路線、區域，結合天氣信息、禁飛區、臨時限飛等信息，實施智能檢查并提醒計劃申請人員及平臺管理人員。

此后實現飛行監控功能，平臺可以對無人機飛行中的速度、高度、時間、飛行區域等進行動態監控及告警，當出現無人機飛行時間與飛行計劃不符、飛行速度高于限制高度、飛行高度高于或低于任務飛行高度、飛行區域不在任務執行范圍內時，實時告警該飛行任務的相關人員及平臺管理人員，并將違規信息記錄在平臺中。在飛行任務結束后，還可以在平臺上，對無人機歷史任務的飛行數據進行回溯，對任務視頻和軌跡，實現視頻及軌跡雙向聯動。實現設備維保功能，將裝備銷售商、養維商、保險商等整合到平臺中來，實現一站式、全方位的設備“售、養、維、保”資源一體化；最后是實現數據共享功能。利用云數據存儲技術，提供無人機裝備、飛行數據、維修保養、飛行禁區、航空資料等基礎數據的共享服務，并實現飛行任務中產生的視頻、圖片、軌跡、任務、業務等各類數據存儲及共享服務。

無人機應用綜合管理平臺，使用者是行業管理方、行業執行方和服務提供方，為無人機應用技術和交通運輸行業建立起一個通道和橋梁，并把每項具體工作如何管理落實形成可操作手段。在這樣一個平臺的運行支持下，首先在應用范圍上，無人機可以更迅速、準確地找到應用場景，并暢通機制，實現更科學、廣泛的應用；其次在應用深度上，行業發展可以深入融入無人機元素來統籌戰略布局，從現在解決問題，到未來提出更高需求，提升更高水平，從而打開嶄新技術格局，最終實現相互促進，把海量的數據進行規則化整理，做綜合的、深入的智能分析，形成一些研究結論，一方面提供給無人機應用集成商，如硬件制造商、軟件開發商、技術服務商、售后維保商等，促進形成更加貼合公路行業應用需求的解決方案；另一方面提供給行業使用者，促進業務的進一步拓展深入和融合提升，最終達到相互促進、共同發展的目標。