多旋翼无人机在民用领域的应用浅析

孙振祥　李云昊　王波

摘 要：随着多旋翼无人机技术逐渐成熟，多旋翼更加的简单、实用，人们已经开始尝试在各个领域内使用多旋翼代替传统的作业方式。目前在胶为热门的几个领域内已取得令人瞩目的成绩，在其他领域的应用也在不断地挖掘多旋翼的潜能。可以预见，在不久的将来，多旋翼在各个领域内的应用将会越发普及，甚至会颠覆整个传统作业方式。

关键词：多旋翼;民用;应用;作业方式

0 引言

自2010年大疆无人机将其大部分产品市场转移至国内，国内的多旋翼产品及其配件研發出现井喷式增长，各类大中小型无人机公司如雨后春笋般相继成立。但是在航拍领域，大疆已经将市场牢牢掌握在手里，其它公司根本无利可图。而单纯的无人机平台对消费者而言并无实际意义。于是各家公司在开发多旋翼产品的同时，也试图将产品引入到各个领域。目前多旋翼无人机已在教育教学、农业植保、管线巡检、航空测绘、物流运输等领域广泛展开并有多项成功案例，在其他领域的应用还在不断挖掘中。

1 教育教学

1.1 启蒙教育

随着生活质量不断提升，孩子的教育越来越受到关注，而无人机知识教学，无疑是最受欢迎的学科之一，而无人机中结构最简单、最容易实现的非多旋翼莫属。自2014年前后，便有多家公司与某些中学达成了一些列协议，合理利用业余时间，充分发挥学生的兴趣爱好，开展多旋翼知识普及。对学生来说是一次很好的学习机会，对企业来讲确实一次难得的宣传事项，从而达到了双方共赢的效果，启蒙教育知识普在一些中学甚至大学中已被列入选修课程。

1.2 飞行执照培训

非专业应用的多旋翼无人机一般都需要一个飞手进行操纵，早期的多旋翼处于不成熟阶段，飞行过程具有一定的危险性，危险的来源主要为人为操作。研发多旋翼的同时，某些公司另辟蹊径专门搞无人机飞手培训，最为典型的就是北方天途科技，通过自身努力，成为全国首批具有AOPA资格证书颁发的企业之一，到目前为止拿到AOPA证书毕业的多旋翼飞手数以万计，也令嘚北方天途红极一时。

2 农业植保

多旋翼无人机在农业领域应用最多的莫过于喷洒农药，传统的喷药方式为人工喷洒，人工喷洒效率低，约30-40min/亩，药物弥漫在空气中容易引发药物中毒，药物喷洒不均或喷洒不到位。相比于人工喷洒，多旋翼进行植保作业时，可充分利用旋翼的下旋风将药物均匀有效的喷洒在植物叶片表面，而操作人员远离药物，可直接避免药物中毒。多旋翼植保机随着技术的不断成熟，喷洒效率逐渐提高，目前可以达到人工喷洒的4-5倍甚至更多。

最早进行农业植保的多旋翼无人机种类很多，性能不一，最有名气的要属极飞科技的P系列植保保机。从最初的飞手手动操作到现在多架飞机全自主集群飞行，从人工手动配药加药，到现在智能配药桶等等一些列技术革新，大大缩短操作时间，提高工作效率，使得多旋翼在植保领域大放异彩。

3 管线巡检

3.1 电力巡检

我国高压电线路分布较广，分布区域地形比较复杂，特别是西部地区，一般都分布在山顶或崎岖的荒芜地面。而电力线以及线塔长期暴漏，风吹日晒，极易发生故障，所以需要定期检查维护。目前的人工巡线方案时间太长、人工成本较高，发生自然灾害时电网安全情况需要第一时间掌握，人工巡检时还要承担很大的风险[1]。多旋翼无人机进行线路巡检则可以完美的解决这些问题。

由于电线及线塔属于不移动物体，特别适用于固定航线飞行。多旋翼搭载相应的设备后，设定飞行航线以及起降点，完全可以实现全自主飞行作业。操作简单，运输方便，在经济效益方面具有非常突出的优势。例如某公司负责一段位于山区的线路巡线任务，传统的工作方式是人徒步登上山顶，然后爬上线塔去确定故障点。以某段线路跳闸为例，10个人进行重点段故障排查，攀登线塔每人需要3h，线塔巡视每人需要4h，耗时较长。若应用多旋翼无人机进行该段故障点查找工作，实测仅需2h，大大缩短了巡视时间及员工高空作业时间[1]。

3.2  石油管道巡检

石油管道巡检与电力巡检极为相似，固定的巡检路线以及固定的作业方式。与电力巡检不同的是，电力巡检可以以电塔为节点进行区域划分，巡检路径较短，而石油管道并没有明显的分界点，进行区域划分时一般巡检路径都较长，多旋翼无人机很难实现远距离巡检任务。虽然多旋翼在石油管道巡线中的应用并没有达到预期效果，但凭借其自身的绝对优势，目前仍有企业将多旋翼引入到石油管路巡检中来。

4 航空测绘

多旋翼无人机航测是指通过多旋翼搭载高清相机，对地面进行连续拍照获取照片，结合数据处理、图片质量控制、测图等步骤获取地形图的一套系统[2]。传统测绘作业是通过人工携带特定的设备进行多点标记测量，然后综合大量数据点绘制某区域的地形图，费时费力成本高。随着无人机技术、差分定位技术、图像处理技术的不断提升，在空中进行地面测绘成为了可能。

由于多旋翼具有携带方便、操作简单、起降场地要求低等特点，人们开始将多旋翼无人机系统引入到测绘领域中来。多旋翼系统装配实时差分定位系统，可将飞机的精准位置记录下来并传递给搭载的高清摄像机，这样拍摄后的照片就具备了特别精准的地理位置信息，再通过后续图像处理技术进行合成，就可以轻易的获取目标区域的地形图。目前某些企业已经将多旋翼航测系统应用到国土资源测绘、城市规划高空测绘等行业中。

5 物流运输

随着阿里巴巴以及后续一系列的网商平台建立，国内的物流运输行业随继快速发展，竞争越来越激烈，运送速度快且成本低是每个消费者都希望看到的，这也就成为各物流公司发展的重点方向[3]。物流运输不是简单的把一件物品从一个点运送到另一个点，而是一整套复杂且专业的系统，要想实现精准无误且高效的完成整个运输流程，无人化作业无疑是最佳选择。整个物流运输过程中无人化程度最高的就属智能仓储，采用无人化扫码入库、自动分拣、按规则入库，精准高效。

鉴于这个成熟的技术，各家公司又在考虑终端配送无人化，即通过多旋翼无人机系统配合智能无人机场，完成最后一步运输过程--分拣点到蜂巢柜或另一个智能无人机场。物流公司现行的终端配送服务是由配送员骑电动车进行配送，人工成本高且时效性差。与之相比，智能无人机场配合多旋翼无人机进行终端配送，可在10-30min内将物品运送至客户手中，真正的实现高效率。2017年一飞智控自主研发的“梧桐”无人机厂以及配套的“鸾凤”无人机终端配送系统，成为业界瞩目的一颗新星，真正实现了“最后5km运输”。

图3 鸾凤无人机和梧桐无人机场

随着物流业继续发展以及多旋翼技术革新，多旋翼在物流运输领域所占的份额会越来越高，终有一天会完全取代人工配送。

结束语

多旋翼无人机在上述几大领域内的应用发展如火如荼，在如此之大的应用潜力以及应用优势条件下，多旋翼只会越来越引人注目，发展也会越来越好。除此之外，在森林防火、城市建筑消防、森林救援、水上救援、灾区救援、灾区网络通讯中继等领域中，多旋翼也曾多次被应用在实际当中，发挥了不可替代的作用。只是限于目前各领域内整体方案并不完善，多旋翼的应用仍处于摸索前进状态。可以预见的是，在不久的将来，当各个领域对自身的实际需求明确以后，各无人机公司必将会制定出整套的方案供消费者使用，到那时，多旋翼的应用将会再次迎来大范围的普及。

参考文献

[1]林宇龙，李冰，王德宇，等.多旋翼无人机巡查系统在特高压基建工程中的应用[J].中国电力，2017（12）：26.

[2]蒋汪洋，刘洪源，刘颂，等.多旋翼无人机航测系统在地形图测绘中的应用[J].测绘与空间地理信息，2018，41（5）：198-201.

[3]物流业发展报告.中国政府网.[2015-03-20]