無人機(jī)水利應(yīng)用之中科靈動(dòng)

我國是一個(gè)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(shì)、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(huì)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(gè)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(huì)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(shì)、科學(xué)地制定水文發(fā)展方案的依據(jù)?；跓o人機(jī)攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速、載荷豐富、任務(wù)用途廣泛、起飛降落對(duì)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(cè)、水資源工程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、河流水文監(jiān)測(cè)、水域排污、水面清潔監(jiān)測(cè)、重要水利設(shè)備和設(shè)施安全監(jiān)測(cè)、水庫和壩區(qū)的周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)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(shì)？

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(duì)水資源面積調(diào)查。此種方法無法快速精確的執(zhí)行勘測(cè)測(cè)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(duì)所需監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行航拍，巡視，通過大范圍飛行快速巡查，第一時(shí)間掌握水利資源調(diào)查信息。通過航拍測(cè)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(shí)航拍監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可以清晰分析水資源的實(shí)時(shí)動(dòng)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(shí)無法快速應(yīng)急，人工拍照角度沒有鳥瞰圖立體，同時(shí)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(xiǎn)工險(xiǎn)段，遇到險(xiǎn)情時(shí)，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(shí)傳遞現(xiàn)場(chǎng)信息，監(jiān)視險(xiǎn)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(shí)了解每個(gè)地區(qū)、每個(gè)灌區(qū)的水源儲(chǔ)量，科學(xué)調(diào)度水庫蓄水，做好蓄水抗旱工作，同時(shí)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(xiǎn)工作的風(fēng)險(xiǎn)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(shí)監(jiān)測(cè)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(duì)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(cè)、河流水文監(jiān)測(cè)、水資源工程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

在傳統(tǒng)的水庫蓄水水位監(jiān)測(cè)、河流水文監(jiān)測(cè)、水資源工程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，勘查人員攜帶相機(jī)在大壩圍欄上對(duì)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(duì)上下游河流水文情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)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(cè)，同時(shí)會(huì)因?yàn)樽鳂I(yè)面積廣闊，人工監(jiān)測(cè)調(diào)查緩慢。此時(shí)，利用無人機(jī)則可以快速對(duì)所需監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)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(cè)任務(wù)。通過對(duì)上、下游河流快速巡查，第一時(shí)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(cè)，水庫、壩區(qū)周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)

在傳統(tǒng)的水資源設(shè)備、設(shè)施安全監(jiān)測(cè)，以及水庫壩區(qū)周邊的環(huán)境監(jiān)測(cè)中，也多是采用人工乘船、徒步的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)人員攜帶相機(jī)、DV、望遠(yuǎn)鏡對(duì)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(cè)任務(wù)的問題。利用無人機(jī)快速對(duì)重要的水資源設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，定點(diǎn)實(shí)時(shí)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(cè)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(duì)水資源設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)監(jiān)控掌握大壩進(jìn)水區(qū)和出水區(qū)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，地面工作站根據(jù)實(shí)時(shí)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(shí)動(dòng)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(shí)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(shí)短

目前市面上用于水利應(yīng)用的無人機(jī)多為純電動(dòng)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(shí)不會(huì)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(shí)間更短。并且在未來很長的一段時(shí)間內(nèi)，電池技術(shù)很難有根本性的突破，使用電池提供動(dòng)力造成的續(xù)航時(shí)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(duì)于電動(dòng)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(dòng)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(duì)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(shí)再配合更遠(yuǎn)距離的圖傳，探測(cè)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(shí)間，在災(zāi)后分秒必爭(zhēng)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(cè)，往往需要爬山涉水，雨天、大風(fēng)天氣更是時(shí)常遇見；電動(dòng)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(duì)高溫、低溫、大風(fēng)、大雨等環(huán)境時(shí)也能夠游刃有余，其生存能力要遠(yuǎn)大于電動(dòng)無人機(jī)。

中科靈動(dòng)航空科技成都有限公司針對(duì)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(shí)，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(dòng)鷹無人機(jī)能為無人機(jī)水利應(yīng)用增加哪些優(yōu)勢(shì)呢？為什么可以增加這些優(yōu)勢(shì)呢？

靈動(dòng)鷹油電混合無人機(jī)在水利應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)？

1、高穩(wěn)定可靠性

靈動(dòng)鷹系列油電混合無人機(jī)采用高可靠發(fā)動(dòng)機(jī)，完全自主產(chǎn)權(quán)的發(fā)電系統(tǒng)，通過電啟動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)一鍵啟動(dòng)，讓操作更加簡(jiǎn)便；可實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，在發(fā)動(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)，大載重，可以在7級(jí)風(fēng)、小雨條件下順利飛行

靈動(dòng)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(dòng)力，一次加注約2.5升，油電混合的動(dòng)力來源使得靈動(dòng)鷹-15油電混合無人機(jī)具有2小時(shí)以上的航時(shí)，同時(shí)充足的動(dòng)力和科學(xué)的外形設(shè)計(jì)保證了飛機(jī)具有7級(jí)以上的抗風(fēng)能力。整機(jī)設(shè)計(jì)將動(dòng)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(dòng)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(chǔ)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(dòng)回收、可車內(nèi)加油等特點(diǎn)，應(yīng)對(duì)復(fù)雜、緊急情況更加得心應(yīng)手，配合強(qiáng)大功能的靈動(dòng)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(dòng)鷹系列油電混合無人機(jī)結(jié)合，可以在水利勘測(cè)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(tái)，提高了作業(yè)效率，簡(jiǎn)化了無人機(jī)的作業(yè)流程，是水利監(jiān)測(cè)、勘測(cè)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(shì)。

靈動(dòng)鷹系列無人機(jī)在水利應(yīng)用的前景

靈動(dòng)鷹系列無人機(jī)因其機(jī)動(dòng)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(shí)、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(cè)與水利管理等。靈動(dòng)鷹系列無人機(jī)還能完成水情監(jiān)測(cè)、河道走向、水庫監(jiān)測(cè)、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(dòng)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(cè)圖，也可以搭載視頻采集設(shè)備，實(shí)時(shí)的采集并回傳即時(shí)的影像數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出分辨率高、實(shí)效性好等優(yōu)勢(shì)，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(dòng)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(shí)效性，對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)做出及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)，這對(duì)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)。