基于無人機的安防監控系統在智慧城市中的應用前景與實現

吳 健

（柳州城市職業學院，廣西 柳州 545000）

0 引言

無人機又稱為UAV，是目前應用較為廣泛的一種無人駕駛的航空器。無人機配備有比較完善的航拍系統、高清攝像頭以及紅外熱像儀等專業的功能。無人機的應用較為廣泛，種類比較繁多。按照無人機的動力進行劃分，可以將無人機分為太陽能、燃油、混合動力無人機等；按照用途，可以將無人機分為民用、軍用等；按照控制的方法與方式，可以將無人機分為無線電遙控、預編程自控以及程控與遙控復合無人機等。其中，在城市的安防監控方面，無人機的使用也扮演了極其重要的角色，一旦城市發生了突發事件，通過使用無人機進行監控，無人機就能夠快速到達事發現場，使警方能夠對現場進行一個初步的了解，無人機還能夠對罪犯進行定位，能夠幫助警方實現對罪犯的全方位的圍堵，從而實現城市社會治安的穩定與和諧。

1 無人機安防監控系統的主要結構

無人機的安防監控系統主要包括了無人機、遙控系統后臺以及無線移動通信技術等。在使用的過程中，遙感系統會利用無線移動技術向無人機發送相關指令，此時無人機通過自身攜帶的航拍系統將航拍的圖像發送給遙控系統的后臺，這樣通過遙控系統的后臺，操作員就能夠清晰地看到航拍的景象[1]。

1.1 無人機結構

無人機的機構主要包括9個系統，具體可以分為飛機機體、無人機的控制系統、無人機的導航系統、無人機GPS定位系統、電源供電系統、動力系統、攝像系統、回收與彈射系統、數據連接系統。其中無人機的控制系統主要是保證系統數據傳輸過程中的穩定與可靠，是整個無人機系統的核心。數據連接系統能夠為無人機的遙感控制提供準確無誤的指令，這樣無人機在接受信息的過程中能夠保證信息接收與傳遞的穩定性與可靠性。數據的傳輸主要包括兩個方面，一個是將無人機航拍的信息通過數據的方式傳遞到后臺進行呈現出來，供操作人員使用。另一方面是通過一系列的指令實現對飛機高度以及速度等參數的調整。高清攝影系統主要是通過無人機攜帶的攝像頭對外界的圖像進行拍攝，將采集到的數據回傳到遙控的后臺或者直接保存在無人機內的內存卡中。在拍攝的過程中，如果使用者對于拍攝的圖像有要求，可以對無人機進行改裝，搭載單反攝像頭進行高清拍攝。GPS系統主要是為無人機進行位置的回傳所裝備的，無人機在進行空中作業時通過實時的GPS定位，使后臺精準的掌握無人機的具體位置，同時也可以對出現異常狀況，導致機體異常降落情況的無人機進行位置的掌握，方便無人機進行回收[2]。

1.2 遙控系統后臺

遙控系統的后臺控制主要實現的是接收無人機回傳的圖像、顯示無人機的實時位置、規劃巡視的路線以及實現對無人機的遠程控制的功能。

無人機的遠程遙控系統是由操控器、無線電臺以及遙控組成的。在無人機工作的過程中，通過無人機攝像頭拍攝的高清圖像回傳到后臺后，后臺的操作人員能夠實現對無人機遠程的監控以及畫面的控制。但值得注意的是，無人機的成像質量要受到圖像文件大小的影響，一般來說，文件體積越大的文件，清晰度就會越高，但是由于網絡的時延，如果拍攝高清的圖像就會造成文件回傳到后臺中的時延比較大。對于這種情況，如果不進行格式的調整就進行數據的傳輸顯然有點不合適，因此，這要求使用者要對傳輸的文件進行壓縮之后再進行傳輸[3]。

無人機的行走路線也是通過遙控的后臺進行人工操作設定的，或者可以采用機器學習的方法實現自主飛行。例如，對于事故發生概率比較高的地區可以在該地區多巡視一會，依照機器學習的路線進行編譯相關程序減少人工操作。遙控系統的后臺會受到無人機的電量以及無線信號強度的影響，如果無人機的無線信號強度比較弱，那么無人機在使用的過程中對于從遙控后臺傳輸的指令就不能夠準確的進行接收，操作的實時性就會受到影響。

1.3 無線移動通信

無人機在飛行過程中，使用的工作信號主要是2.4 Ghz的無線信號，如果進行后期的處理，其飛機的距離會受到一定的限制，因此，可以通過增加基站的方法，增加其飛行的距離。現階段，LTE網絡的應用下，網絡的傳輸速率很快，較高的網絡帶寬能夠讓圖像的傳輸變得更加迅速，并且能夠在傳輸高清圖像的過程中也具有顯著的優勢，通過遙控后臺發送的指令也能夠快速的進行響應，使得后臺的時延感大大降低。如今，經過對無人機以及無線移動通信的改良，無人機的可操控射程已經達到了1公里之外。LET網絡的使用也是存在著一定的缺陷，具體而言，現在大部分的運營商都在積極的鋪設基礎設施以增強信號覆蓋的范圍，但是部分地區會由于信號的覆蓋強度不夠出現一定的盲點。

2 無人機的安防監控系統在智慧城市中問題分析

2.1 無人機的安防監控系統涉及人們的隱私問題

無人機在使用的過程中，由于自身要進行城市的監控，會在空中作業的過程中拍攝相應的圖像，這個時候，部分城市市民表示，無人機的使用使得他們的隱私遭到侵犯，長期的高空作業，使得他們整日在監控的范圍下進行活動，并且相關市民表示，一旦隱私遭到泄露或者是侵犯，政府方面如何采取措施進行防治，保證隱私能夠不外露，同時對于涉及部分市民的隱私問題，無人機的操作人員能不能堅持職業道德的底線，嚴防市民隱私的泄露。因此，這要求政府部門在進行智慧城市的無人機的安防監控系統建設時，在相關法律法規的建設方面要明確涉及市民隱私問題的規定，同時在對于無人機操作人員的管理時，要不斷提高無人機操作人員的職業素養。

2.2 無人機防碰撞技術問題

無人機防碰撞問題主要指的是在智慧城市的建設過程中，由于無人機安防監控系統中的應用越來越廣泛，在使用過程中無人機的數量將會大大增加，那么，無人機的防碰撞技術是否能夠做到安全，同時能夠保證無人機在使用的過程中能夠有效預防相互碰撞，無人機在空中作業的過程中會不會撞到行人或者電纜等問題都要進行綜合的考量以及分析。針對無人機的防碰撞問題，無人機的開發單位要重視無人機防碰撞技術的研發，在將無人機配備更大的動力系統的同時，加強無人機GPS導航系統的研發以及提升，優化無人機中的防碰撞感應器，科學有效的提升無人機的防碰撞技術的應用效果。

2.3 無人機使用的管理規范問題

在使用無人機的安防監控系統實現其在智慧城市的應用時，我國在無人機使用時會遇到一系列的問題以及麻煩，在無人機投入使用的過程中，造成的商用、民用等問題將會越來越多，這就要求無人機在投入智慧城市的建設過程中，政府能夠為無人機的投入使用建立相應的法律法規，使得無人機的安防監控系統能夠有效地運用到現實中去。在無人機管理的相關法律法規的建設中，例如，對于無人機日后在對城市進行安防監控時一旦出現電量用光或者異常情況要求無人機被迫進行降落的時候，任何人不能夠出現故意損壞無人機的行為，以及任何人不能以任何理由將無人機帶回家，對惡意損壞無人機的行為要根據法律規定進行依法賠償，制定一系列管理的懲罰措施。

2.4 無人機的性能優化問題

在智慧城市的安防監控系統的建設過程中，通過無人機的使用來實現對城市的監控，有效監控城市的突發事故。在無人機使用的過程中，只有有效的優化無人機的性能才能夠提高無人機在智慧城市建設過程中的積極作用，有效提升整體的安防監控效果。在無人機的性能提升方面，應當重點關注無人機的工作時長、飛行距離以及內存的容量問題[7]。例如，在無人機工作時長的延伸方面，相關開發單位應當提高無人機的電池容量，或者改用太陽能電池板進行空中作業，有效提高無人機的工作時長，更好的實現對城市的安防與監控。

3 結語

無人機具有的獨特優勢，使得其在智慧城市的安防監控中發揮著至關重要的作用，無人機實現的智慧城市安防監控也將成為智慧城市建設的一個重要內容。因此，這就要求政府部門要重視無人機在智慧城市的安防監控中的建設，加強開發以及研究，更好地促進智慧城市的建設與發展，保證城市的生活安全以及健康發展。