無人機全面助力“應急產業”邁進智慧化時代--華夏物聯網

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              無人機全面助力“應急產業”邁進智慧化時代

              業界動態
              中國安防協會
              2021-10-18
              [ 導讀 ] 我國是世界上災害最為嚴重的國家之一,自然災害總體上呈現災害種類多、影響地域廣、災害損失重等特征。根據國家統計局近10年的統計數據,我國年均受災人口約為2.5×108人次,年均因災死亡人口約為1800人,年均直接經濟損失約為3800億元,突發事件易發多發,生產安全事故總量仍然偏大。2019年各類生產安全事故死亡人數為29519人。面對嚴峻復雜的自然災害和生產安全形勢,國家應急管理體系和能力仍然相對落…

              我國是世界上災害最為嚴重的國家之一,自然災害總體上呈現災害種類多、影響地域廣、災害損失重等特征。根據國家統計局近10年的統計數據,我國年均受災人口約為2.5×108人次,年均因災死亡人口約為1800 人,年均直接經濟損失約為3800億元,突發事件易發多發,生產安全事故總量仍然偏大。2019年各類生產安全事故死亡人數為29 519人。
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              面對嚴峻復雜的自然災害和生產安全形勢,國家應急管理體系和能力仍然相對落后,應急管理信息化水平不高,急迫需要運用云計算、大數據、人工智能、無人機等新技術,建設全面支撐具有系統化、扁平化、立體化、智能化、人性化特征,與大國應急管理能力相適應的現代化應急管理體系。

              2018年發布的《應急管理信息化發展戰略規劃框架(2018-2022年)》(以下簡稱“《框架》”)提出目標:到2022年,全面形成應急管理信息化體系、感知網絡實現全域覆蓋,天地一體化應急通信網絡韌性、高速、智能、融合,信息化基礎設施性能強大、穩定可靠,大數據、人工智能、機器人、移動互聯等技術得到廣泛應用,形成高度智能、自我進化、共享眾創的應急管理信息化新生態,實現應急管理全面感知、動態監測、智能預警、扁平指揮、快速處置、精準監管、人性服務。其中,無人機技術的廣泛應用成為重要環節。

              一、無人機在應急領域的應用優勢

              無人駕駛飛機簡稱“無人機”(“UAV”),是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器。無人機實際上是無人駕駛飛行器的統稱,根據飛行平臺的不同可以分為:固定翼無人機、多旋翼無人機、無人直升機、無人飛艇、無人傘翼機等。

              《框架》中明確提出:利用直升機、無人機等空中平臺搭載的圖像、紅外、激光、氣體等探測設備,采集監測監管對象、災害事故現場、災害態勢演變的信息。那么,與直升機等其他手段相比,無人機在智慧應急領域的應用中有哪些特點和優勢?

              首先,無人機具有較高的安全性。這里的安全性主要體現在降低應急一線作業人員安全風險。事故災害現場環境復雜,不穩定因素較多,對應急救災人員的人身安全構成了極大的威脅,近年來事故災害救援人員損失的事件時常發生。無人機的操作是通過無線電、通信網絡等手段實現“人機分離”,因此可以有效規避傳統滅火救援行動中存在的短板,最大限度避免應急救援人員身陷險境,減少救援人員傷亡。

              其次,無人機靈活機動、易于部署、可快速響應。一般情況下,一個無人機機組僅需要2-3人,部分輕小型無人機系統單人即可同步實現飛行和作業的功能。無人機攜帶方便,在道路不暢、交通中斷的情況下,徒步就可以攜帶至災害事故現場,且起飛條件很簡單,對地形無要求,所以具有很強的靈活性。因此,在事故災害的第一時間就可以實現部署。未來,隨著“無人機機巢”等概念的落地與發展,無人機在應急應用中的巡查、監測作業將實現常態化。

              最后,與衛星、直升機等手段相比,無人機的成本更低。這不僅是無人機本身的制造成本,還包括人才培養成本。無人機操作簡便,一般人也可以快速上手。根據現行的民用無人機駕駛員培訓機制,一般人員通過1個月以內的培訓,即可達到民航局對于無人機駕駛的基本要求,獲得民用無人機駕駛員執照。

              二、四大應用場景凸顯無人機“英雄本色”

              無人機擁有如此鮮明的特點和優勢,那么在“智慧應急”場景中究竟能扮演怎樣的角色呢?

              場景一:事故災情勘察

              由于采用了技術先進的飛控平臺及前后臺視頻監控傳輸系統,配合完善的飛行及地勤保障系統,無人機可對地面實施完備的長時間空中監控,從而實現較低的綜合成本對傳統手段無法涉足的區域進行實時監控。其智能化和先進性突出體現在巡查路徑規劃、智能分析、定點持續監控、火情報警等,并且在制定應急預案、建立快速響應機制、現場火情存檔與取證等方面充分發揮技術防范手段的重要作用。

              與此同時,利用COFDM無線圖傳技術,無人機可實時傳輸高清圖像至地面接收終端,傳輸1080p甚至更加高清的視頻畫質。由于COFDM技術具備廣播式傳輸的特點,無人機視頻可同時被指揮車、指揮中心、操控手微型便攜終端等多終端接收,從而實現指揮中心對事故災害救援現場情況全面、細致的掌握以及救援部署的遠程調度。

              場景二:構建應急通信網絡

              根據《框架》的建設要求,要打造天地一體的應急通信網絡:采用5G、軟件定義網絡(SDN)、IPv6、專業數字集群(PDT)等技術,綜合專網、互聯網、寬窄帶無線通信網、北斗衛星、通信衛星、無人機、單兵裝備等手段,建設天地一體、全域覆蓋、全程貫通、韌性抗毀的應急通信網絡。

              2017年8月8日九寨溝地震中,一套由中國移動研發的無人機高空基站在光纜震斷、飛石不斷的九寨溝景區荷葉寨緊急升空,迅速打通方圓30多平方公里的移動通信信號。這是中國移動首次在地震中嘗試用無人機搭載基站進行通信搶險作業,實現了在應急通信車不能到達區域的情況下迅速搶通網絡。此后,在 2018年廣東“山竹”臺風、山東壽光抗洪,2019年木里森林火災等救援中,不斷驗證了無人機高空基站是地震、洪水、泥石流等受災面積大、道路損毀嚴重的災害場景下,最為有力的通信保障利器之一。

              場景三:人員搜索救援

              災害與事故,尤其是重大自然災害之后,人員搜救往往是頭等大事。傳統的人工搜救只能通過聽力和視力查找受害者,在復雜多變的災害現場很難起到充分的效果。即使是利用警犬靈敏的嗅覺,也會存在較大的范圍局限性,無人機則提供了另一種選擇。

              在搜救場景中,無人機可以通過紅外線設備快速的從廢墟中搜尋生命,通過紅外傳感器將夜視生命體圖像傳到屏幕上,幫助搜救人員準確快速找到幸存者。并且,無人機有很大的發揮空間,高空360度無死角偵查,空中飛行可以輕易越過地面障礙物,尤其是在水災中快速排查搜索整個水域,大大提高搜救效率,在大自然災害面前,每一秒都在和死神賽跑。

              在救援中,災害的發生必定伴隨著道路被阻隔并形成洪水中的“孤島”等情況,無人機可以無視現場環境,將醫療急救包、應急食品、救生圈等自救工具提前投送給受災人員,幫助其實現基本的安全自救。

              場景四:災后重建

              在大規模災害之后,盡快進行重建和維修,將經濟損失降至最低是當務之急。而在大量的重建工作面前,定位需要維修的設施,評估損壞,進行合理統籌能大幅提升工作效率。迅速搜集信息是無人機的優勢,特別是在災后交通和通訊基礎設施受到破壞的環境下,無人機的機動性可以幫助工作人員進行快速勘測。無人機能通過搭載傾斜攝影相機等設備,全方位拍攝、感知復雜場景,全面、具象地反映受災情況。除此之外,還能通過高性能GPU將采集圖像進行快速3D建模,為后續的災后重建工作提供數據支持。

              三、未來發展方向:創新與融合

              科技的進步沒有止境,無人機在“智慧應急”領域的應用也是如此。無人機在“智慧應急”領域的未來發展必將是人才與技術的結合。而人才短板是當前亟待面對的問題。

              首先,無人機培訓尤其是針對特定應急實戰場景的培訓需求將不斷增加。當前市場上的無人機培訓均是針對無人機基礎飛行的固定培訓體系,僅僅滿足于會飛的層面,遠遠沒有達到應急救援的實際需求。究其原因,在于應急救援場景的還原難度大,針對性培訓的成本過高。隨著VR(虛擬現實技術)的快速發展,這一問題將迎刃而解。利用VR技術,可以快速生成多種復雜的應急救援場景,全面系統地訓練學員應對各種復雜問題的能力。通過高強度的模擬系統訓練,充分提升學員的技戰術素養,確??梢赃m應不同種類的無人機搭載不同的吊艙載荷,提升救援現場的實戰能力,系統高效地培養專業的應急救援無人機人才。

              其次,有了大規模的人才培養,將會出現大規模的無人機應急救援專業隊伍,從而催生無人機服務市場的飛速發展。在近些年的自然災害應急救援現場,經常能夠看到來自民間救援力量的身影。他們往往具有豐富的應急處置經驗,良好的無人機駕駛技術,在當地消防、應急主管單位統一布署下,有序開展無人機應急救援技術支持,及時、高效、安全地完成救援任務。

              當然,這一切的方向都是創新與融合。無人機作為空中飛行平臺技術,融合創新的屬性更加明顯。無人機+人工智能,可以更加精準感知復雜環境變化,提高人員搜救的效率;無人機+VR,有助于培訓效率的提升,實現飛行人才快速培養;無人機+5G,可以實現高清視頻畫面的遠距離傳輸,使得事故現場的指揮調度更加及時有效;無人機+云計算,可以實現災害現場三維模型快速構建,實現災害評估與災后重建的精準決策。

              結語

              提高國家應急管理水平,提升防災減災救災能力,是實現“兩個一百年”奮斗目標、實現中華民族偉大復興中國夢的必然要求,是關系人民群眾生命財產安全和國家安全的大事,是我黨治國理政的一項重大任務。無人機作為智慧應急感知網絡、通信網絡等體系的重要一環,其技術的發展與進步,將為構建與大國應急管理能力相適應的中國現代應急管理體系提供有力支撐。

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