工業無人機在施工環保中的應用研究

劉磊李紅艷張洪強

（1.滄州職業技術學院 河北滄州 061001 2.滄州市建筑設計研究院有限公司 河北滄州 061001）

1 無人機技術現階段的發展情況

無人機是近幾年新發展的一種技術平臺，通過這個平臺，人們可以打破自然地理因素對于人們在各種行業中的約束，提高了效率，解放了人們的生產力。比如最近很火的“無人機+農業灌溉”。傳統的灌溉大都是人工或者半人工的模式，人們背著噴灌器械或者機械裝載噴灌裝置在田地中進行灌溉。但是這種模式因為田地的不規則有很大的弊端，人或者機械在灌溉中都會或多或少的破壞田地或者作物的生長，而且作物高度的不可控因素也限制了人和機械噴灌的效果。而無人機這種新平臺的出現，打破地面灌溉因地理和作物高度因素限制的局面。因為無人機平臺裝載噴灑裝置，高度可隨意調整，不會破壞到生長的作物，也不會被地面因素限制行進路線，加上無人機行進的速度遠遠超越人工或者機械行進的速度，其效率非常可觀。以前需要很多人或者需要不少時間的噴灌工作，在無人機設定好高度和路線后，只需幾分鐘就能完成。尤其是可以在無人機平臺上加裝視頻模塊，還可以時時調整噴灑方案，達到噴灌工作和效果的最優反饋控制。可以說在傳統行業中，無人機的應用使原有的效率大大提升，無論是最后的效果還是對于人工成本的節省都帶來了顛覆性的提升。但是我們也看到，無人機不是萬能的，也會收到一些因素制約。比如，無人機的驅動能源問題。普通的無人機充電時間較長，而飛行時間較短，一般也就在40～50min左右，而當無人機負載加重的情況下，其工作時間也會大為減少，這些都制約著無人機平臺的發展。可喜的是，無人機的這些問題也在快速的被解決，比如工業無人機的出現。工業級無人機主要服務于各行各業的日常工作中，作為一種高效便捷的輔助手段來替代原有工具。因此使用環境不僅復雜多變，還要求無人機本身具有一定的防護措施來降低意外帶來的自身損害和連帶傷害。以電力巡線無人機為例，要求無人機要擁有盡量長的航時，盡量遠的通信距離，還要求有足夠的可靠性來滿足長年累月的重復使用，更要求針對巡線時面臨的各種危險對無人機進行優化。這些都是無人機進入專業領域以來不斷在進化、完善的過程中逐漸形成的特質。正式工業無人機的出現，才讓無人機的續航時間和負載能力得到了提升，同時具備抗衡較差自然環境的能力，這些都讓無人機平臺的應用更具有現實意義，也讓無人機開展的工作得到了一定的保障。

2 環境對施工過程的要求

在中國共產黨第十九次代表大會上，習近平總書記指出：“我們既要綠水青山，也要金山銀山。寧要綠水青山，不要金山銀山，而且綠水青山就是金山銀山。”各地出臺相關重要文件，加大治理環境，尤其作為傳統行業巨頭的建筑業，每當空氣質量下降的時候，都作為治理的重點，輕則整頓治理，重則停工，嚴重影響了工程施工。其實，只要做到施工區域不超過周圍空氣質量的要求，還是可以在一定程度上保證施工繼續進行。所以有的工地讓工人們拿著水管或者噴灑裝置人工降塵，這樣漫無目的的噴灑，雖然能在一定程度上起到作用，但是一來浪費水資源巨大，二來，沒有針對性的尋找揚塵源，自然不能“藥到病除”，可以說效率不高，浪費巨大。而受施工場地地理因素的影響，一些電子設備不能保證長期工作的可靠性，也不能規則的布置在施工區域。這急需能打破施工環境和地理因素約束，能保證長期工作可靠性的平臺出現。而無人機的較高的抗環境干擾性和可靠性，正是解決這些問題的鑰匙，所以說工業無人機的出現對于施工工程的環境影響控制有著重要意義。

3 工業無人機在施工環保中的應用研究

工業無人機一般選用燃料作為動力，更可靠的工業無人機還可以選用大容量電池還能保證飛行時間在幾個小時，甚至十幾個小時，普遍的能保證無人機在施工區域進行路線檢測后根據數據反饋確定污染源，進行選定噴灑策略后向相關區域噴灑裝置發送噴灑策略指令的工作過程的時間要求，并能在工作完成后到達指定充電區域自動充電（充電過程一般還比較短），當無人機完成巡航任務后，會自動著陸進行充電并進行負重卸載。所有控制功能都通過內置的集成軟件，使用戶隨時查看飛行路徑、實時視頻以及數據傳輸，完全滿足自動循環控制的要求。由于工業無人機的續航能力的提高以及抗干擾能力的提升，我們在進行噴灑降塵的過程中，還可以要求無人機進行相關區域的懸停，并進行實時數據采集并和后臺設定的空氣數據比對，驗證噴灑策略的效率，如果達不到設置的要求，就會根據實時數據進行第二次除塵，直至達到空氣質量要求，而當達到空氣質量要求后還將開啟空氣保持策略（每隔一定時間進行最低功率噴灑）這樣大大提高了施工區域的降塵效果。并且由于無人機不會受地理因素影響，即使在不規則的施工區域，也能合理規劃檢測區域和航線，保證了其工作區域的全覆蓋，使施工區域的空氣質量得到最優的控制。這樣通過工業無人機這個平臺，我們不但能在污染區域擴散開始之初就迅速找到污染源，并有針對性的快速降塵，還能最大化的節省水資源，由粗放的噴灑，轉變為精確的定點清除空氣污染源。同時工業無人機較大的負載能力，還能使我們加裝更多的設備，可以根據不同的要求加裝不同模塊的設備，保證工業無人機在建筑施工中的不同應用。比如，可以加裝遠程傳輸模塊，將空氣質量實時傳輸給上級監控平臺，作為上級進行空氣質量控制的重要依據，也可以由上級實時改變設置參數實時調節對于施工區域空氣質量的敏感度。甚至也可以設置成高層施工安全巡線檢查，當工人不按照安規進行施工有危險可能的時候，進行實時提醒，并通知現場管理人員甚至上級管理人員進行督導；甚至可以加裝測量裝置，對建筑進行實時比對，找出施工中的不足，及時進行調整，減少因人工誤差帶來的損失。

4 結束語

工業無人機作為一個先進技術平臺，就像一劑化學促進劑融入到相對保守粗放的建筑業中，勢必會給這個在技術上一直沉睡的傳統行業帶來新的改變。相信工業無人機在施工環保中的應用研究只是一個開始，它還會在建筑業的更多方面帶來更多的提升和改變。