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    无人机全面助力“应急产业”迈进智慧化时代

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    • 我国是世界上灾害最为严重的国家之一,自然灾害总体上呈现灾害种类多、影响地域广、灾害损失重等特征。根据国家统计局近10年的统计数据,我国年均受灾人口约为2.5×108人次,年均因灾死亡人口约为1800 人,年均直接经济损失约为3800亿元,突发事件易发多发,生产安全事故总量仍然偏大。2019年各类生产安全事故死亡人数为29 519人。

      无人机全面助力“应急产业”迈进智慧化时代

      面对严峻复杂的自然灾害和生产安全形势,国家应急管理体系和能力仍然相对落后,应急管理信息化水平不高,急迫需要运用云计算、大数据、人工智能、无人机等新技术,建设全面支撑具有系统化、扁平化、立体化、智能化、人性化特征,与大国应急管理能力相适应的现代化应急管理体系。

      2018年发布的《应急管理信息化发展战略规划框架(2018-2022年)》(以下简称“《框架》”)提出目标:到2022年,全面形成应急管理信息化体系、感知网络实现全域覆盖,天地一体化应急通信网络韧性、高速、智能、融合,信息化基础设施性能强大、稳定可靠,大数据、人工智能、机器人、移动互联等技术得到广泛应用,形成高度智能、自我进化、共享众创的应急管理信息化新生态,实现应急管理全面感知、动态监测、智能预警、扁平指挥、快速处置、精准监管、人性服务。其中,无人机技术的广泛应用成为重要环节。

      一、无人机在应急领域的应用优势

      无人驾驶飞机简称“无人机”(“UAV”),是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称,根据飞行平台的不同可以分为:固定翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机、无人飞艇、无人伞翼机等。

      《框架》中明确提出:利用直升机、无人机等空中平台搭载的图像、红外、激光、气体等探测设备,采集监测监管对象、灾害事故现场、灾害态势演变的信息。那么,与直升机等其他手段相比,无人机在智慧应急领域的应用中有哪些特点和优势?

      首先,无人机具有较高的安全性。这里的安全性主要体现在降低应急一线作业人员安全风险。事故灾害现场环境复杂,不稳定因素较多,对应急救灾人员的人身安全构成了极大的威胁,近年来事故灾害救援人员损失的事件时常发生。无人机的操作是通过无线电、通信网络等手段实现“人机分离”,因此可以有效规避传统灭火救援行动中存在的短板,最大限度避免应急救援人员身陷险境,减少救援人员伤亡。

      其次,无人机灵活机动、易于部署、可快速响应。一般情况下,一个无人机机组仅需要2-3人,部分轻小型无人机系统单人即可同步实现飞行和作业的功能。无人机携带方便,在道路不畅、交通中断的情况下,徒步就可以携带至灾害事故现场,且起飞条件很简单,对地形无要求,所以具有很强的灵活性。因此,在事故灾害的第一时间就可以实现部署。未来,随着“无人机机巢”等概念的落地与发展,无人机在应急应用中的巡查、监测作业将实现常态化。

      最后,与卫星、直升机等手段相比,无人机的成本更低。这不仅是无人机本身的制造成本,还包括人才培养成本。无人机操作简便,一般人也可以快速上手。根据现行的民用无人机驾驶员培训机制,一般人员通过1个月以内的培训,即可达到民航局对于无人机驾驶的基本要求,获得民用无人机驾驶员执照。

      二、四大应用场景凸显无人机“英雄本色”

      无人机拥有如此鲜明的特点和优势,那么在“智慧应急”场景中究竟能扮演怎样的角色呢?

      场景一:事故灾情勘察

      由于采用了技术先进的飞控平台及前后台视频监控传输系统,配合完善的飞行及地勤保障系统,无人机可对地面实施完备的长时间空中监控,从而实现较低的综合成本对传统手段无法涉足的区域进行实时监控。其智能化和先进性突出体现在巡查路径规划、智能分析、定点持续监控、火情报警等,并且在制定应急预案、建立快速响应机制、现场火情存档与取证等方面充分发挥技术防范手段的重要作用。

      与此同时,利用COFDM无线图传技术,无人机可实时传输高清图像至地面接收终端,传输1080p甚至更加高清的视频画质。由于COFDM技术具备广播式传输的特点,无人机视频可同时被指挥车、指挥中心、操控手微型便携终端等多终端接收,从而实现指挥中心对事故灾害救援现场情况全面、细致的掌握以及救援部署的远程调度。

      场景二:构建应急通信网络

      根据《框架》的建设要求,要打造天地一体的应急通信网络:采用5G、软件定义网络(SDN)、IPv6、专业数字集群(PDT)等技术,综合专网、互联网、宽窄带无线通信网、北斗卫星、通信卫星、无人机、单兵装备等手段,建设天地一体、全域覆盖、全程贯通、韧性抗毁的应急通信网络。

      2017年8月8日九寨沟地震中,一套由中国移动研发的无人机高空基站在光缆震断、飞石不断的九寨沟景区荷叶寨紧急升空,迅速打通方圆30多平方公里的移动通信信号。这是中国移动首次在地震中尝试用无人机搭载基站进行通信抢险作业,实现了在应急通信车不能到达区域的情况下迅速抢通网络。此后,在 2018年广东“山竹”台风、山东寿光抗洪,2019年木里森林火灾等救援中,不断验证了无人机高空基站是地震、洪水、泥石流等受灾面积大、道路损毁严重的灾害场景下,最为有力的通信保障利器之一。

      场景三:人员搜索救援

      灾害与事故,尤其是重大自然灾害之后,人员搜救往往是头等大事。传统的人工搜救只能通过听力和视力查找受害者,在复杂多变的灾害现场很难起到充分的效果。即使是利用警犬灵敏的嗅觉,也会存在较大的范围局限性,无人机则提供了另一种选择。

      在搜救场景中,无人机可以通过红外线设备快速的从废墟中搜寻生命,通过红外传感器将夜视生命体图像传到屏幕上,帮助搜救人员准确快速找到幸存者。并且,无人机有很大的发挥空间,高空360度无死角侦查,空中飞行可以轻易越过地面障碍物,尤其是在水灾中快速排查搜索整个水域,大大提高搜救效率,在大自然灾害面前,每一秒都在和死神赛跑。

      在救援中,灾害的发生必定伴随着道路被阻隔并形成洪水中的“孤岛”等情况,无人机可以无视现场环境,将医疗急救包、应急食品、救生圈等自救工具提前投送给受灾人员,帮助其实现基本的安全自救。

      场景四:灾后重建

      在大规模灾害之后,尽快进行重建和维修,将经济损失降至最低是当务之急。而在大量的重建工作面前,定位需要维修的设施,评估损坏,进行合理统筹能大幅提升工作效率。迅速搜集信息是无人机的优势,特别是在灾后交通和通讯基础设施受到破坏的环境下,无人机的机动性可以帮助工作人员进行快速勘测。无人机能通过搭载倾斜摄影相机等设备,全方位拍摄、感知复杂场景,全面、具象地反映受灾情况。除此之外,还能通过高性能GPU将采集图像进行快速3D建模,为后续的灾后重建工作提供数据支持。

      三、未来发展方向:创新与融合

      科技的进步没有止境,无人机在“智慧应急”领域的应用也是如此。无人机在“智慧应急”领域的未来发展必将是人才与技术的结合。而人才短板是当前亟待面对的问题。

      首先,无人机培训尤其是针对特定应急实战场景的培训需求将不断增加。当前市场上的无人机培训均是针对无人机基础飞行的固定培训体系,仅仅满足于会飞的层面,远远没有达到应急救援的实际需求。究其原因,在于应急救援场景的还原难度大,针对性培训的成本过高。随着VR(虚拟现实技术)的快速发展,这一问题将迎刃而解。利用VR技术,可以快速生成多种复杂的应急救援场景,全面系统地训练学员应对各种复杂问题的能力。通过高强度的模拟系统训练,充分提升学员的技战术素养,确保可以适应不同种类的无人机搭载不同的吊舱载荷,提升救援现场的实战能力,系统高效地培养专业的应急救援无人机人才。

      其次,有了大规模的人才培养,将会出现大规模的无人机应急救援专业队伍,从而催生无人机服务市场的飞速发展。在近些年的自然灾害应急救援现场,经常能够看到来自民间救援力量的身影。他们往往具有丰富的应急处置经验,良好的无人机驾驶技术,在当地消防、应急主管单位统一布署下,有序开展无人机应急救援技术支持,及时、高效、安全地完成救援任务。

      当然,这一切的方向都是创新与融合。无人机作为空中飞行平台技术,融合创新的属性更加明显。无人机+人工智能,可以更加精准感知复杂环境变化,提高人员搜救的效率;无人机+VR,有助于培训效率的提升,实现飞行人才快速培养;无人机+5G,可以实现高清视频画面的远距离传输,使得事故现场的指挥调度更加及时有效;无人机+云计算,可以实现灾害现场三维模型快速构建,实现灾害评估与灾后重建的精准决策。

      结语

      提高国家应急管理水平,提升防灾减灾救灾能力,是实现“两个一百年”奋斗目标、实现中华民族伟大复兴中国梦的必然要求,是关系人民群众生命财产安全和国家安全的大事,是我党治国理政的一项重大任务。无人机作为智慧应急感知网络、通信网络等体系的重要一环,其技术的发展与进步,将为构建与大国应急管理能力相适应的中国现代应急管理体系提供有力支撑。

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