江苏：综合管理无人机公路应用平台

文/江苏省交通运输厅公路局 朱雷雷

近年来，无人机因其不受地形限制、空中视野开阔、绿色低耗、操作灵活等特点，在公路领域成为热门技术之一，随着相关军用技术向民用领域逐步开放，越来越多的“空中作业”成为可能。江苏拥有近16万公里普通公路，如此庞大体量的交通基础设施如果有更为先进的装备、技术提高养护管理水平，对于公路事业发展是非常有意义的探索尝试。

初步实现广泛应用

早在2016年初，无人机技术在江苏公路的应用就初现萌芽，比如在工程建设前期，用无人机对施工沿线进行航拍、交通拥堵用无人机快速探查区域交通运行状况等，虽然只是“飞一飞、看一看”，但已经为公路管理工作提供了非常直观、精确的影像数据。经过了一年多的发展，无人机的应用可谓“既扩大了广度，又延伸了深度”，以中设航空为代表的各技术研发单位，不但解决了一些无人机在公路行业应用必须解决的技术难题，比如续航能力无法满足公路长线作业，桥梁复杂结构造成飞行控制信号干扰，无人机公路作业对行驶车辆带来隐患等，更进一步结合行业需求，在公路路产路权管理、路政养护巡查、工程建设现场监管、桥梁外观检测、路网调度与应急指挥等领域形成了前端采集加后端处理的一系列综合解决方案，将无人机技术在公路行业的应用带入到一个崭新的阶段。

无人机是一架由遥控站管理（包括远程操纵或自主飞行）的航空器，也称遥控驾驶航空器。

2016年6月，在江苏徐州召开的全国公路养护工作大会上，无人机顺利完成了路网应急调度演练，获得了广泛的好评。南通水网密集、桥梁众多，运用无人机开展桥梁外观检测，既解决了桥梁检测车不足的问题又提高了检测效率；泰州在国道328线改扩建工程上运用无人机施工监管，精确到每个人、每辆车，还能同时有效地把控工程的完成质量、进度；扬州使用无人机实现了20公里路段的长距离线性巡检，实现一次飞行既辅助路政巡查实时看，又辅助养护巡查精细看；南京对宁高新通道（国道235线南京段）全线建立了无人机正射航拍数据，实现了矢量化、实景化资产管理。在省级层面，江苏公路深入开展应用，积极响应江苏省委省政府的要求，开展为期三年的路域环境整治行动，并率先引入无人机辅助执行路域环境排查工作，实现整治行动的全过程“实景”管理。

综合管理迫在眉睫

公路行业无人机选择主要考虑因素有：便携易带、操控较简单、影像分辨率高、成本较低、安全可靠。

无人机应用逐渐广泛，带来的管理需求迫在眉睫，随着装备越来越多、应用越来越多、问题也会越来越多。目前，有多方面问题亟待解决。首先是无人机业务应用不规范。在哪用？怎么用？用来做什么？每个应用单位理解不同，给出的答案也不同，所以就带来了应用场景不明确、操作规程不统一、业务结合不紧密的问题，需要有一套应用设计方案来科学指导。同时无人机资源匹配不统一，在公路上、在长大桥梁上、在建设工地上，环境不同、作业条件不同，能适用的无人机也不尽相同，进而对操作人员也提出不同的要求。作业场景、装备机型和飞手需要有一个科学的体系予以正确匹配，而目前的飞行缺乏监控管理，行业内的无人机作业行为是否危及公共安全？飞行方案是否科学高效？需要对无人机飞行行为开展前、中、后期的全过程管理，建立科学规范的维保体系。

随着无人机应用的深入，越来越多针对交通行业的“定制无人机”应运而生，符合这些装备的更新、保养、维修、保险，缺乏一个科学的体系指导。业务数据分散化同样需要注意。越来越多的无人机管理软件、业务应用软件，带来参数不一、格式不一的数据，且分散在各个源头存储管理，没有统一的平台，无法实现统一的管理，这样不利于推广和大数据分析应用。从长远来说，基于大量的装备、人员、业务、飞行、服务信息数据的价值挖掘和智能分析，是更好、更优发展的必要手段，这些数据不能有效地管理运用，也将不利于无人机在公路领域应用的长远发展。

用“云”的概念搭建管理平台

从2016年起，基于上述各类问题的考虑，江苏省公路局将无人机综合管理平台作为一项重点研究和开发内容。无人机发展需要与公路行业结合，需要与业务开展结合，平台是有效的立足点，是用来构筑装备技术和应用需求相结合的桥梁。

平台的面向对象，通过融合“云”的概念实现，将各类硬件、软件提供商通过平台开放共享，并由相应的政府行业部门进行统一管理；平台面向公路行业“建、管、养、服”四方面，江苏省公路局通过联合南京、徐州、扬州、泰州、南通五市，分别在路产路权管理、路网应急调度、路政养护巡查、工程现场监管、桥梁养护检测领域，同时借助相关研究单位的装备和技术力量，着力应用研究，形成规范。

平台的定位和目标，主要有以下四方面：首先是资源配置的平台。目标是实现人、机、事有效匹配并实现资源共享。把公路行业应用场景和无人机、驾驶员，建立科学联系合理匹配；其次是飞行监控的平台。目标是实现“双渠道”的数据监控，分别是无人机本身飞行数据和任务产生的执行数据，还将是设备维保的平台，既涉及到维保的监督管理，又涉及相关资源的关联匹配，包括一些供应商、养维商、保险商、以及其他的数据服务商；最后是搭建数据共享平台，将以上的数据统一存储、统一管理，并补充一些数据分析。

无人机巡视在建的高速公路

数据、服务、业务三层架构

无人机综合管理平台从平台架构上来看，整体分为数据、服务、业务三层结构。其中，数据层实现无人机装备、驾驶员、任务、飞行计划、飞行方案、任务采集等多种类型数据的分类存储。服务层提供装备、飞行数据、维修保养、飞行禁区、航空资料等的管理。业务层通过数据及业务接口的方式，将现有公路业务系统，如路政、养护、应急、工程等系统整合，打通数据和业务流。

无人机综合管理平台从功能上来看，首先要实现资源配置功能，这包括无人机设备信息管理，分为无人机飞行器及无人机挂载设备，并结合业务场景建立关联选择；驾驶员管理，将无人机设备与具备相应驾驶员资格的人员实现等级挂钩，自动匹配；业务管理，形成选任务、选机型、选挂载、选飞手、定方案、定计划六步流程，实现业务与设备、人员匹配关联，并进一步对飞行计划的时间、路线、区域，结合天气信息、禁飞区、临时限飞等信息，实施智能检查并提醒计划申请人员及平台管理人员。

此后实现飞行监控功能，平台可以对无人机飞行中的速度、高度、时间、飞行区域等进行动态监控及告警，当出现无人机飞行时间与飞行计划不符、飞行速度高于限制高度、飞行高度高于或低于任务飞行高度、飞行区域不在任务执行范围内时，实时告警该飞行任务的相关人员及平台管理人员，并将违规信息记录在平台中。在飞行任务结束后，还可以在平台上，对无人机历史任务的飞行数据进行回溯，对任务视频和轨迹，实现视频及轨迹双向联动。实现设备维保功能，将装备销售商、养维商、保险商等整合到平台中来，实现一站式、全方位的设备“售、养、维、保”资源一体化；最后是实现数据共享功能。利用云数据存储技术，提供无人机装备、飞行数据、维修保养、飞行禁区、航空资料等基础数据的共享服务，并实现飞行任务中产生的视频、图片、轨迹、任务、业务等各类数据存储及共享服务。

无人机应用综合管理平台，使用者是行业管理方、行业执行方和服务提供方，为无人机应用技术和交通运输行业建立起一个通道和桥梁，并把每项具体工作如何管理落实形成可操作手段。在这样一个平台的运行支持下，首先在应用范围上，无人机可以更迅速、准确地找到应用场景，并畅通机制，实现更科学、广泛的应用；其次在应用深度上，行业发展可以深入融入无人机元素来统筹战略布局，从现在解决问题，到未来提出更高需求，提升更高水平，从而打开崭新技术格局，最终实现相互促进，把海量的数据进行规则化整理，做综合的、深入的智能分析，形成一些研究结论，一方面提供给无人机应用集成商，如硬件制造商、软件开发商、技术服务商、售后维保商等，促进形成更加贴合公路行业应用需求的解决方案；另一方面提供给行业使用者，促进业务的进一步拓展深入和融合提升，最终达到相互促进、共同发展的目标。