無人機(jī)水利應(yīng)用之中科靈動

我國是一個自然災(zāi)害類型多，發(fā)生頻率高的國家。目前，水文事業(yè)面臨新形勢、新任務(wù)，肩負(fù)重大的歷史責(zé)任。洪澇災(zāi)害、干旱缺水、水污染、水土流失等問題，已經(jīng)嚴(yán)重制約著國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。要解決好水的問題，就必須調(diào)整治水思路，轉(zhuǎn)變治水方針，從工程水利向資源水利轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變。在這個歷史轉(zhuǎn)變過程中，要把水利信息化放在優(yōu)先的位置。水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)整體水平落后于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求，是水文建設(shè)發(fā)展過程中的突出矛盾。信息是水文決策的基礎(chǔ)，是正確分析和判斷水文形勢、科學(xué)地制定水文發(fā)展方案的依據(jù)。基于無人機(jī)攜帶方便、操作簡單、反應(yīng)迅速、載荷豐富、任務(wù)用途廣泛、起飛降落對環(huán)境的要求低、自主飛行等特點(diǎn)，在傳統(tǒng)的水資源調(diào)查、水域覆蓋面積調(diào)查、水資源用地信息管理、水域警戒線分析、洪澇災(zāi)害、干旱缺水、水庫蓄水水位監(jiān)測、水資源工程動態(tài)監(jiān)測、河流水文監(jiān)測、水域排污、水面清潔監(jiān)測、重要水利設(shè)備和設(shè)施安全監(jiān)測、水庫和壩區(qū)的周邊環(huán)境監(jiān)測水資源巡查成圖等方面，均可以得到應(yīng)用。

無人機(jī)在水利上應(yīng)用的優(yōu)勢？

1、水資源調(diào)查、水資源用地信息管理、水資源巡查成圖

傳統(tǒng)水資源調(diào)查、用地信息管理和水利巡查成圖中，多用人工的方式進(jìn)行調(diào)查，勘查人員攜帶相機(jī)從高處向河流拍照、乘船的方式對水資源面積調(diào)查。此種方法無法快速精確的執(zhí)行勘測測量。在進(jìn)行這些工作的過程中，可以充分結(jié)合無人機(jī)的特點(diǎn)，利用無人機(jī)對所需監(jiān)測對象進(jìn)行航拍，巡視，通過大范圍飛行快速巡查，第一時間掌握水利資源調(diào)查信息。通過航拍測繪掌握地面水資源用地信息以及水資源調(diào)查成果，地面工作站根據(jù)實(shí)時航拍監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可以清晰分析水資源的實(shí)時動態(tài)，后期制作電子版或相片成果圖，生成水資源巡查成圖。提高了水資源調(diào)查小組戶外調(diào)查辦事效率，快速準(zhǔn)確的為水資源面積、水資源地理信息和后期制作水資源巡查成圖提供了不可代替的作用。

2、洪澇災(zāi)害、干旱缺水、水域覆蓋面積調(diào)查、水域警戒線分析

傳統(tǒng)的洪澇災(zāi)害發(fā)生后，多利用直升飛機(jī)在受災(zāi)區(qū)域上空進(jìn)行航拍監(jiān)控以及拍攝洪水覆蓋面積，當(dāng)遇到大面積干旱缺水的災(zāi)害，定損工作一般采取人工定損方式，定損作業(yè)效率緩慢。水域警戒的辦法通常是以人工坐船的方式進(jìn)行水深劃分，沒有鳥瞰圖進(jìn)行具體詳細(xì)的劃分。這些做法在洪澇災(zāi)害發(fā)生時無法快速應(yīng)急，人工拍照角度沒有鳥瞰圖立體，同時因?yàn)槎〒p面積大，人工作業(yè)緩慢。此種情況下可利用無人機(jī)快速從空中俯視蓄滯洪區(qū)的地形、地貌、水庫、堤防險工險段，遇到險情時，無人機(jī)可克服交通等不利因素，快速抵達(dá)受災(zāi)區(qū)域，并實(shí)時傳遞現(xiàn)場信息，監(jiān)視險情發(fā)展，為防汛決策提供準(zhǔn)確的信息。無人機(jī)在抗旱監(jiān)察工作中，可以避免人員深入田間地頭，及時了解每個地區(qū)、每個灌區(qū)的水源儲量，科學(xué)調(diào)度水庫蓄水，做好蓄水抗旱工作，同時還充分掌握外河、外湖及內(nèi)河水位變化情況。無人機(jī)的使用，特別適用于突發(fā)事件應(yīng)急管理，大大降低了防汛抗旱工作人員承擔(dān)危險工作的風(fēng)險概率、提高了工作效率。能快速的為大型水庫進(jìn)行航拍包括水域覆蓋面積調(diào)查、水域警戒線分析，通過航拍實(shí)時監(jiān)測可以清晰了解水域面蓋面積、通過航拍成圖劃分水域警戒線，并找到對應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行圍欄劃分。提高了處理緊急預(yù)警突發(fā)事件和災(zāi)害的辦事效率，快速準(zhǔn)確的為受災(zāi)地區(qū)進(jìn)行航拍、定損，為救援人員提供寶貴的搜救信息。

3、水庫蓄水水位監(jiān)測、河流水文監(jiān)測、水資源工程動態(tài)監(jiān)測

在傳統(tǒng)的水庫蓄水水位監(jiān)測、河流水文監(jiān)測、水資源工程動態(tài)監(jiān)測中，勘查人員攜帶相機(jī)在大壩圍欄上對水庫浮標(biāo)進(jìn)行拍照取證來獲得水位信息、人工乘船的方式對上下游河流水文情況進(jìn)行監(jiān)測。在監(jiān)測過程中，若遇到大面積河流污染無法精確的執(zhí)行水質(zhì)監(jiān)測，同時會因?yàn)樽鳂I(yè)面積廣闊，人工監(jiān)測調(diào)查緩慢。此時，利用無人機(jī)則可以快速對所需監(jiān)測對象進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，特別水庫邊緣區(qū)環(huán)境比較惡劣的地段，無人機(jī)可操控自如的完成監(jiān)測任務(wù)。通過對上、下游河流快速巡查，第一時間掌握水文情況，特別是大面積的河流污染。

4、重要水資源設(shè)備、設(shè)施安全監(jiān)測，水庫、壩區(qū)周邊環(huán)境監(jiān)測

在傳統(tǒng)的水資源設(shè)備、設(shè)施安全監(jiān)測，以及水庫壩區(qū)周邊的環(huán)境監(jiān)測中，也多是采用人工乘船、徒步的方式進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測人員攜帶相機(jī)、DV、望遠(yuǎn)鏡對水利設(shè)備設(shè)施進(jìn)行巡檢，水庫、壩區(qū)周邊環(huán)境一般采取徒步的方式進(jìn)行定期巡查。也同樣存在調(diào)查緩慢、無法快速精確完成監(jiān)測任務(wù)的問題。利用無人機(jī)快速對重要的水資源設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，定點(diǎn)實(shí)時監(jiān)控、巡視，特別水庫邊緣區(qū)環(huán)境比較惡劣的地段，可以方便的完成監(jiān)測任務(wù)；當(dāng)遇到水資源設(shè)施出現(xiàn)故障停止作業(yè)的情況，利用無人機(jī)能快速做出應(yīng)急反應(yīng)，對水資源設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，通過地面站發(fā)現(xiàn)可視故障問題。通過無人機(jī)空中懸停實(shí)時監(jiān)控掌握大壩進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)實(shí)時動態(tài)信息，地面工作站根據(jù)實(shí)時航拍監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可以清晰分析大壩在工作中的實(shí)時動態(tài)，能夠快速準(zhǔn)確的為水利設(shè)施設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，解決了人工作業(yè)緩慢和不能及的缺陷。

目前市面上無人機(jī)在水利上應(yīng)用遇到的問題？

1、航時短

目前市面上用于水利應(yīng)用的無人機(jī)多為純電動無人機(jī)。一般來說，鋰電池的能量密度限制，一般15公斤左右的無人機(jī)理論上自帶電池的重量很難超過5公斤，這意味著航時不會超過30分鐘。此外，受制于電池本身的性能，冬季低溫環(huán)境放電更快，可作業(yè)的時間更短。并且在未來很長的一段時間內(nèi)，電池技術(shù)很難有根本性的突破，使用電池提供動力造成的續(xù)航時間不足很難從根本上解決。

2、可承載荷少，載重輕

無人機(jī)應(yīng)用于水利，往往需要搭載多種載荷，比如：高分辨率數(shù)碼相機(jī)、視頻采集設(shè)備、合成孔徑雷達(dá)等設(shè)備，對于電動無人機(jī)來說由于受限于電池的容量極限其發(fā)展空間非常有限，尤其是山地、丘陵、島礁等復(fù)雜地區(qū)高度和距離的影響，單純的電動飛行是無法滿足長航大載荷飛行。油電混合可以根據(jù)客戶的需求對油箱大小進(jìn)行改裝，也就是說只要燃油足夠那么續(xù)航也就不是問題。同時再配合更遠(yuǎn)距離的圖傳，探測范圍達(dá)到100公里以上，可以實(shí)施大范圍、長距離的空中監(jiān)視、勘查工作。不僅如此，比如在沒有電力設(shè)施的受災(zāi)地區(qū)，汽油作為容易獲得的燃料，避免了復(fù)雜的充電環(huán)境要求，又節(jié)省了寶貴的充電時間，在災(zāi)后分秒必爭的特殊環(huán)境中具有極大意義。

3、不能在復(fù)雜環(huán)境下飛行

水利監(jiān)測，往往需要爬山涉水，雨天、大風(fēng)天氣更是時常遇見；電動無人機(jī)在雨天、大風(fēng)天氣等復(fù)雜天氣沒有辦法正常飛行，這也是無人機(jī)在水利應(yīng)用中的一大難題；而油電混合無人機(jī)在面對高溫、低溫、大風(fēng)、大雨等環(huán)境時也能夠游刃有余，其生存能力要遠(yuǎn)大于電動無人機(jī)。

中科靈動航空科技成都有限公司針對無人機(jī)目前的問題，經(jīng)過多年的潛心研發(fā)，終于研發(fā)出一種長航時，大載重，高性能的油電混合無人機(jī)和配套的車載系統(tǒng)——盾山智控車。

這樣說來，靈動鷹無人機(jī)能為無人機(jī)水利應(yīng)用增加哪些優(yōu)勢呢？為什么可以增加這些優(yōu)勢呢？

靈動鷹油電混合無人機(jī)在水利應(yīng)用上的優(yōu)勢？

1、高穩(wěn)定可靠性

靈動鷹系列油電混合無人機(jī)采用高可靠發(fā)動機(jī)，完全自主產(chǎn)權(quán)的發(fā)電系統(tǒng)，通過電啟動裝置可以實(shí)現(xiàn)一鍵啟動，讓操作更加簡便；可實(shí)時監(jiān)控發(fā)動機(jī)狀態(tài)，在發(fā)動機(jī)異常的情況下實(shí)現(xiàn)全自主無干預(yù)點(diǎn)火，重啟發(fā)電系統(tǒng)，進(jìn)一步提高其可靠性。并且機(jī)型油箱采用凱夫拉材質(zhì)在2噸高壓、150°高溫的條件下壓制24小時一次成型，具有重量輕、強(qiáng)度高、韌性好的特點(diǎn)，可以保證隨整機(jī)低空自由落體后不破裂、不漏油，提高飛機(jī)整體安全性。同時機(jī)身采用碳纖維材質(zhì)，多項(xiàng)結(jié)構(gòu)件為專門開模設(shè)計(jì)，輔以專門開發(fā)的防水電機(jī)和電調(diào)，進(jìn)一步提高機(jī)身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性。

2、長航時，大載重，可以在7級風(fēng)、小雨條件下順利飛行

靈動鷹-15為四旋翼可折疊油電混合無人機(jī)，采用國際通用92#汽油作為動力，一次加注約2.5升，油電混合的動力來源使得靈動鷹-15油電混合無人機(jī)具有2小時以上的航時，同時充足的動力和科學(xué)的外形設(shè)計(jì)保證了飛機(jī)具有7級以上的抗風(fēng)能力。整機(jī)設(shè)計(jì)將動力系統(tǒng)等核心部件上置，通過外殼包裹，使得整機(jī)的防雨性能大幅度提升，可以在小到中雨的情況下正常飛行。無人機(jī)發(fā)動機(jī)位于上方，這樣設(shè)計(jì)使得整機(jī)的下部空間干凈利落，可以方便快捷的搭載任意載荷。

3、配套車載系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)即停即飛

盾山智控車結(jié)合了無人機(jī)起降、儲藏、運(yùn)輸?shù)裙δ埽菓?yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、智能化裝備等高新技術(shù)而打造的新型裝備。盾山智控車具有防水、防塵、防潮、防雷、防磁、防震、倉內(nèi)溫度恒定、升降系統(tǒng)、一鍵啟停、無人機(jī)一鍵自動回收、可車內(nèi)加油等特點(diǎn)，應(yīng)對復(fù)雜、緊急情況更加得心應(yīng)手，配合強(qiáng)大功能的靈動鷹系列油電混合無人機(jī)，更顯得如虎添翼。盾山智控車與靈動鷹系列油電混合無人機(jī)結(jié)合，可以在水利勘測上為作業(yè)者提供極大的便利，車機(jī)結(jié)合的一體化設(shè)計(jì)，為無人機(jī)的戶外作業(yè)提供了全方位的保障平臺，提高了作業(yè)效率，簡化了無人機(jī)的作業(yè)流程，是水利監(jiān)測、勘測的好幫手。

4、折疊設(shè)計(jì)，攜帶方便

收納尺寸僅750 mm X 600 mm X 500 mm，攜帶方便，可輕松放入普通SUV中。搭配盾山智控車，還可以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)免收納，開車直接戶外作業(yè)的優(yōu)勢。

靈動鷹系列無人機(jī)在水利應(yīng)用的前景

靈動鷹系列無人機(jī)因其機(jī)動靈活的起降方式、低空循跡的自主飛行方式、快速響應(yīng)的多數(shù)據(jù)獲取能力，長航時、大載重、抗風(fēng)能力強(qiáng)、加油方便、野外作業(yè)保障能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在水利管理上具有巨大的應(yīng)用前景，可以大大提高作業(yè)效率，包括水域規(guī)劃、水利監(jiān)測與水利管理等。靈動鷹系列無人機(jī)還能完成水情監(jiān)測、河道走向、水庫監(jiān)測、洪災(zāi)區(qū)域檢查等，還能查看水毀橋梁、淹沒區(qū)域等情況。靈動鷹系列無人機(jī)可以搭載高分辨率數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行快速測圖，也可以搭載視頻采集設(shè)備，實(shí)時的采集并回傳即時的影像數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出分辨率高、實(shí)效性好等優(yōu)勢，還可以搭載合成孔徑雷達(dá)設(shè)備，在云霧天氣獲得高清晰度圖像。

水利信息化建設(shè)，要以多顆遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以機(jī)載、地面移動站和地面固定站獲取的數(shù)據(jù)為補(bǔ)充，開展多源水利信息快速獲取、處理和融合技術(shù)研究。把無人機(jī)的應(yīng)用納入水利信息化建設(shè)的系統(tǒng)中，將大大提高雨情、水情、旱情和災(zāi)情信息采集的準(zhǔn)確性及傳輸?shù)臅r效性，對其發(fā)展趨勢做出及時、準(zhǔn)確的預(yù)測和預(yù)報(bào)，這對制定防洪抗旱調(diào)度方案，為決策部門準(zhǔn)確決策提供科學(xué)依據(jù)。