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浅析无人机平台在新冠病毒疫情防控工作中的应用

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前言

       2019年底,一种名为“2019-nCoP”的新型冠状病毒在国内以湖北武汉华南海鲜市场为中心,迅速蔓延扩张,截止3月8日,全国累计确诊患者高达8万余人,累计死亡病例3千余人。此次疫情,是新中国成立以来在全国范围内传播速度最快、感染范围最广、防控难度最大的一次重大突发公共卫生事件。疫情发生后,各地在较短时间内迅速整合力量、全力抗击。在这场没有硝烟的战争中,部分地区选择运用无人机平台实现“非接触式”防控,全方位开创立体疫情防控模式,提高了疫情防控工作的效率,有效降低一线工作人员的接触感染风险,取得了较好的防控效果。本文将就无人机平台在新冠病毒疫情防控中安全巡查、防控宣传、消杀喷雾、物资投递、热感测温等方面应用进行浅析,以说明无人机平台在疫情防控工作中的巨大优势和发展前景。
       一、无人机平台安全巡查应用
疫情发生后,各地陆续对街道、社区、住宅小区实施封闭式管理,防控力度空前,但在实施过程中,仍然存在人员易聚集、封闭有疏漏、防护不规范等高危现象,严重影响疫情防控实效。在逐步推进复工复产工作期间,城市主要出入通道口人流、车辆聚集增加,车辆巡检、车流检测、交通疏导、信息登记压力陡增。
按照往常人工作业的方式逐路段对防控区域巡查,不仅耗时长、效率低,而且感染风险高,但是利用配备高清摄像机的无人机平台,防控人员即可高效、安全完成巡查工作。无人机平台连接图像传输设备,可在高空对数公里范围内区域进行视频图像拍摄和实时回传,通过配套软件合理规划飞行路径,能够实现防控区域安全巡查自动化。
       以消费级无人机平台大疆御2 pro(图一)为例,其最长飞行时间31分钟,最大续航里程18km,最大抗风等级5级,最大遥控距离8km(FCC模式),搭载2000万像素4K摄像机。在没有较大遮挡和干扰的条件下,可以覆盖中小型社区、村庄及高速路口等区域,拍摄高质量影像并回传至控制中心,实现无接触安全巡查。
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       相较于普通消费级旋翼无人机,行业级复合翼无人机具备1小时以上的续航及25公里以上的遥控、图传距离,通常可搭载5-30倍光学变焦的吊舱式摄像机,在安全巡查应用上优势更为显著。复合翼无人机不但能兼顾旋翼机易起降、易操控、可悬停以及固定翼长航时、远操控、抗干扰的多种优点,在配套地面站和软件方面也得到进一步提升,可直接通过地面站屏幕触控需跟踪的目标,即可实施自动跟随,最高航速达130km/h,可追踪车辆等快速移动目标。例如网传某品牌复合翼无人机(图二),据悉采用三冗余飞行控制器,提供AI智能安防功能,可通过机载摄像机实时检测车辆,同时识别区域人员密度,按照设置阈值发出警报,更便于地面操作人员快速有效完成安全巡查工作。
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       二、无人机平台防控宣传应用
       抗击疫情战役打响的前夕,新冠病毒较强的传染性和较高的重症致死率并未引起人们的重视,特别是在中老年群体中,普遍存在一种事不关己高高挂起的态度。面对这样的情况,各地相继展开了防疫宣传工作,通常采取新闻报道、拉标语横幅和广播播报等固定点位的方式,宣传效果有限且无法根据实际情况快速实时更新。
       通过无人机平台搭载广播喇叭或对讲喊话器进行防控宣传(图三),传播速度快、受地形影响小、覆盖面积广,能够突破传统宣传方式存在的盲区,提升群防群控效率和群众疫情防控意识。同时,在防控宣传过程中,可通过回传画面观察地面人员违规聚集或防护措施不到位等情况,及时进行对讲劝导,降低人群感染几率。
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       由于广播设备通常较重,普通消费级无人机挂载后续航时间大幅缩减,飞行稳定性受影响程度大,因此通常使用行业级无人机挂载宣传设备进行防控宣传作业。
       大疆御2行业版无人机搭载10W模块化喊话器(图四),支持“即时广播”和“播放已存音频”两种模式,在广播过程中能够通过地面端APP根据实际使用场景调节喊话器音量,同时可以预先存储10条音频,支持单次播放和循环播放两种模式。一体可折叠机身的设计能够将设备轻松放入手提箱,便于携带、操作、撤收和运输。大疆M200 V2及M600 pro两款行业级无人机负载能力强,可搭载功率更大的公斤级即时广播系统(图五),播报分贝高、传播距离远、影响范围广,但设备自重大、操作难度大、协同动作多,一般适用于专业飞行平台团队使用。
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       三、无人机平台消杀喷雾应用
       疫情防控过程中,街道、农贸市场、医院、学校、公园、小区等区域消杀压力增大,特别是发现确诊病例或确诊病例长时间停留的地方,更需要进行消毒液喷洒作业。与采用背负式喷雾机进行喷洒覆盖的人工消毒相比,一架农业无人机平台一天可以完成约70万平方米的消毒作业,效率较人工提高10倍左右。
使用农业无人机平台进行消杀工作时应区分疫区(有确诊病例)及非疫区。疫区可用1000毫克/升的含氯消毒液,先由外向内喷洒一次,喷药量为3-5升/亩,待室内消毒完毕后,再由内向外重复喷洒一次,飞行速度通常为2-3米/秒。非疫区可使用500毫克/升的含氯消毒液来回喷洒,喷药量为3升/亩,飞行速度通常为3-5米/秒。无人机平台喷洒消毒时,飞行高度应为作业区域上方3-5米,消毒作业时间应在10-15分钟。
       消杀作业不同于农田植保作业,障碍物多、且飞行高度可能远高于人员自身高度,所以需要避障雷达以及图传系统的辅助,建议选择大疆T20、T16、MG-1P(图六)等机型进行消杀作业。起飞前应在防护条件下合理配制消毒液,如采用75%酒精消毒液则不需稀释,直接进行原液喷雾,但需注意防火;如采用84消毒液,则应稀释后使用,同时注意观察是否存在药剂沉淀,避免堵塞滤网喷嘴。为防止消毒液挥发降低消毒效果,应现配现用。消杀前应提前与当地政府、作业区域群众做好沟通,避免喷洒到人、畜和食品上。
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       消杀时,可在APP上提前设置飞行路径,自动飞行消毒,也可根据具体环境进行手动操作消毒(图七)。应注意控制飞行高度,植保无人机飞行高度通常不能高于30米,达到30米高度后无人机会原地悬停,高楼消毒作业需额外注意。
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       结束当次飞行任务后,短时间内不再起飞,需要装箱时,应使用医用酒精棉擦拭桨叶、机体,并且准备干净的一次性无纺布擦干
       四、无人机平台物资投递应用
       疫情之下,封闭式管理让大量小区成为了“孤岛”,快递员只能在小区门口“摆摊”,让收货人隔墙取件。疫情防控踩下的这一脚急刹车让很多人感到不适应,也让无人机投递等“无接触配送”方式成为了这个特殊时期的“刚性需求”。
       无人机投递这个概念早在2013年便是电商巨头亚马逊的宣传要点,2016年起,国内电商京东开始着手利用无人机平台向偏远、交通不便地区进行配送(图八),其无人机将包裹从乡镇配送站运输到各合作推广点,是一种取代中间货运的“B to 小B”式的无人机物流方案。仿照这一投递概念,部分地区结合当地村落、小区分布特点,利用无人机平台对居家隔离重点人员投递水果、蔬菜、肉类等食品和医用口罩、消毒液、医用酒精等防疫物资。
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       消费级无人机由于载重量小,仅适合小件包裹、口罩、文件等。而行业级无人机平台载重量大、稳定性高,单次飞行可投递数量多。例如大疆M600 PRO,负载量达到6kg,满负载情况下飞行时间约为17分钟,可以人工操控飞行,也可根据设定航线全程自主飞行,自行起降,一次飞行可运输5升消毒液。
目前物流行业无人机平台覆盖电动、油动两种驱动方式的多种机型,包括四旋翼、三轴六旋翼、复合翼等,载重范围为5-20公斤,基本可覆盖食品和防疫物品运输需求(图九)。物流范围可达到半径5-15公里的面积,单次最远飞行30公里,最大飞行速度36-65km/h,根据各地飞行政策和空管局对无人机申请飞行空域的条件限制,飞行高度通常控制在120米以下,部分机型防风防水,可在小雨天气飞行。配合红外线、视觉或超声波避障组件,无人机在遇到障碍物时可即时悬停或绕开障碍物飞行,确保物资及飞行安全。
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       五、无人机平台热感测温应用
       常见新冠肺炎病毒感染者的一项显著症状是发热,因此,在防控过程中,测量人员体温成为一种重要的初步筛查方式。普通情况下测量体温可以使用接触式水银温度计或电子温度计,但在防疫过程中,为避免因直接、间接接触导致的交叉感染,均会使用无接触的红外测温枪。即便如此,检测过程中人与人之间距离仍然较小,不但感染风险高,检测效率也比较低。得益于热成像传感器在无人机平台上的普及,现在利用无人机平台即可达到人员快速、精准测温。
无人机平台测温通常应用在森林防火、电力巡线、工厂温检以及城市消防等领域。较为常见的是行业无人机平台搭载非制冷氧化钒(VOx)微测热辐射计,而后通过回传热成像画面,读取视野范围内被测物体温度。例如搭载禅思XT系列热成像的大疆M200、M600以及悟,不仅可以实现多倍数字变焦,还能够达到灵敏度<50 mK @ f/1.0的中心4x4点测温。但此类行业级无人机操作难度较高,体积较大,因此比较推荐使用大疆御2行业双光版作为小区、楼宇内人员体温初步检测的无人机平台(图十)。
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       大疆御2行业双光版由于便携、飞行稳定性高且自带热成像镜头以及喊话器配件,被不少社区、道路检查点用于远程体温检测。但该机型原本是为工业场景设计,对测量目标与环境温度的差异较敏感。而测量体温这样精细的绝对温度时,容易出现准确性不足,有时误差达到4度到5度,无法满足室外的体温筛查需求。
经过大疆创新工程师团队的讨论、验证发现,可在热成像镜头上增加测温标定支架,以棉花棒(黑体)作为温度参考,固定在红外热成像相机视野之内(图十一),再利用红外测温枪对无人机的测温进行校准,随后即可使用无人机进行体温测量,人体测温的精度误差减少至±0.5℃,可满足2-3米距离下,对高速路口外地人员、小区高层隔离人员等各类人员的无接触筛查需求。一旦发现温度异常个体,遥控器屏幕即可显示体温异常,提醒现场工作人员进一步核查,即安全又高效。需要注意的是,在使用无人机平台对人体测温时,必须安装桨保护罩、务必保持无人机与被测者之间的安全距离。
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结语

       疫情尚未结束,但胜利的曙光已经初现。在这场没有硝烟的战斗中,广大医护人员前赴后继、牺牲奉献,众多部门、企业、团体及个人勇于担当、殚精竭虑,筑起了共抗疫情的不朽丰碑。此次疫情也是中国无人机平台发展成果的试金石和里程碑,不仅为实现无人机行业持续发展提供了宝贵经验,更是无人机平台与5G、人工智能等高新技术融会贯通的重要契机。可预见的是,未来的无人机产业将得到迅猛发展,成为前沿科技行业。
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一起装逼一起飞
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飞一般的小绵羊②  Mavic Air认证用户 3-10 10:03 2#
6666666666
DJI-广州-陈  Inspire 2认证用户 5-23 10:50 3#
其中的经纬M200搭载喊话器,那个喊话器是我司研发产品哦,谢谢作者推荐
djr  Mavic Air 2认证用户 6-22 16:36 4#
DJI-广州-陈Mavic 2 Enterprise5-23 10:50
其中的经纬M200搭载喊话器,那个喊话器是我司研发产品哦,谢谢作者推荐
你们有没有Air2 的喊话器
认证飞友
已累计飞行399978米
认证设备
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