無人機技術(shù)擴展移動物網(wǎng)的覆蓋范圍

　　無人駕駛飛行器(更通俗地稱為“無人機”)”——通過將無人駕駛飛行器引入航空公司，使萊特兄弟的載人飛行夢想變成了現(xiàn)實。
 
　　無人機可以用于各種各樣的活動，從遠程戰(zhàn)爭的莊嚴任務到業(yè)余飛行員的滑稽動作。但隨著企業(yè)開始意識到無人機功能的運行和經(jīng)濟效益，更多的無人機活動補充了軍用工具和業(yè)余玩具之間的空白。
 
　　根據(jù)手頭的任務，無人機的大小從僅有一英尺長到小型飛機的大小不等。在這些任務中，一些更有趣的應用出現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)/工業(yè)IIoT/IIoT環(huán)境中。無人機可以有效地添加移動物聯(lián)網(wǎng)端點，將網(wǎng)絡擴展到物理限制之外。由于許多企業(yè)流程發(fā)生在網(wǎng)絡的邊緣，這一點變得至關(guān)重要。反過來，無人機技術(shù)將許多移動物聯(lián)網(wǎng)設備的功能擴展到了邊緣的新領域。
 
　　“我認為無人機在很大程度上是物聯(lián)網(wǎng)設備，在技術(shù)、客戶和用例方面有很多重疊，”加州紅木市無人機硬件和軟件制造商Skydio的首席執(zhí)行官亞當·布萊(AdamBry)指出。
 
　　無人機被稱為無人機(UAV)或無人機系統(tǒng)(UAS)，其獨特之處在于能夠探測和報告通過其他方式無法到達的地點。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，無人機可以充當移動傳感器來收集數(shù)據(jù)，并將其中繼回云應用程序或其他分析服務。
 
　　無人機也可以用作遠程檢查設備，幫助維護物聯(lián)網(wǎng)端點和其他組件。例如，無人機可以檢查塔式傳感器或其他物聯(lián)網(wǎng)連接設備的物理狀況，從而消除了對潛在危險的當面檢查的需要。在某些情況下，可能會使用無人機進行必要的維護活動或設備維修。至少，這是一種快速、安全和經(jīng)濟的方法來監(jiān)視關(guān)鍵設備。
 
　　無人機市場增長
 
　　研究公司Gartner預測商用無人機的增長。Gartner在預測分析中指出：“2020年，全球物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)無人機(定義為飛行無人機)的出貨量將達到52.6萬臺，比2019年增長50%。”?！邦A計到2023年，全球出貨量將達到130萬臺?！?br />  
　　“突然之間步伐加快了，”DroneAnalyst研究負責人戴維·貝諾維茨(DavidBenowitz)說?！霸谶^去的幾年中，我們看到了更多的工業(yè)用途，而這正是加速發(fā)展的地方。但您知道，在過去的四，五年前，我們已經(jīng)看到無人機技術(shù)的成熟度很高，這導致了很多……業(yè)務的采用。”
 
　　客戶采用跟蹤與市場預測。無人機軟件提供商DroneDeploy對其140個客戶進行的一項調(diào)查顯示，53%的客戶表示，他們預計到2020年將增加在無人機和無人機軟件上的支出。該公司的調(diào)查結(jié)果在其《2020年無人機市場狀況:規(guī)模和增長》報告中詳述，報告還指出，不到5%的受訪者預計會減少無人機支出。
 
　　盡管有這個好消息，但無人機技術(shù)仍是一個新興行業(yè)，盡管有潛力和增長空間，特別是在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中。Bry說:“從產(chǎn)品和技術(shù)的角度來看，這里仍然是狂野的西部?！?br />  
　　無人機技術(shù)的使用方式以及原因
 
　　Gartner的報告顯示，無人機目前在建筑行業(yè)的應用最為廣泛，其次是消防監(jiān)控服務、保險公司和警察部門。在接下來的幾年里，所有這些領域的無人機使用預計將增加一倍。
 
　　無人機行業(yè)觀察(DII)進行的一項調(diào)查，結(jié)果發(fā)表在無人機市場研究組織的《無人機行業(yè)晴雨表2020》報告中，顯示35%的無人機服務提供商和18%的商業(yè)用戶指出，檢查/維護是無人機使用最多的案例。其他主要用途包括測繪(25%/16%)、測量(15%/33%)和攝影或拍攝(16%/19%)。
 
　　DII受訪者將他們使用無人機的原因排序為非常重要、重要和不重要。60%的受訪者表示節(jié)省時間非常重要，其次是提高質(zhì)量(59%)。53%的受訪者表示改善工作安全非常重要，最后47%的受訪者認為節(jié)約成本非常重要。
 
　　少數(shù)行業(yè)率先將無人機作為物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的擴展或其他數(shù)據(jù)收集過程的補充。
 
　　能源公司正在他們廣泛的物聯(lián)網(wǎng)基礎設施中增加無人機檢查功能。無人機可以很容易地飛過并對電力線、風力渦輪機和其他發(fā)電和傳動裝置進行視覺掃描——否則這些任務必須手動完成，或者根本無法完成。更快、更便宜、更安全的無人機理念，讓它們的使用對電力供應商特別有吸引力。
 
　　農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)代表了另一架垂直無人機的先驅(qū)。大型農(nóng)場已經(jīng)依靠物聯(lián)網(wǎng)傳感器來衡量水、土壤質(zhì)量和其他關(guān)鍵指標。但許多農(nóng)場都增加了無人機傳感設備。無人機收集的一些信息與連接傳感器相同，但它們可以超越更基本的信息，使用前沿的技術(shù)收集數(shù)據(jù)，如紅外攝影和其他航空圖像。
 
　　建筑和保險行業(yè)也很適合無人機技術(shù)，因為它使他們能夠輕松地檢查現(xiàn)場和建筑，而不需要工人在場。
 
　　Skydio的Bry描述了北卡羅來納州交通部如何使用Skydio的硬件和軟件來檢查橋梁的底部和支撐結(jié)構(gòu)。
 
　　“在過去，我們使用的是一輛偵查卡車，這是一種巨大的機械，沿著橋的頂部行駛，然后把一個人吊在下面的一個大懸臂臂上，這非常昂貴和危險?！盉ry說。
 
　　不用說，用無人機代替窺探車，避免了以前方法的許多費用和危險。在這種情況下，Skydio無人機的自主操作能力至關(guān)重要，因為無人機可能必須飛到操作員的視線之外。
 
　　無人機有效載荷
 
　　考慮到無人機可以處理的各種任務，它們需要攜帶專門的設備來收集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)端點或其他設施進行分析。
 
　　無人機的基本裝備將包括導航和通信設備，如GPS和Wi-Fi或LTE無線電傳輸數(shù)據(jù)。
 
　　從靜態(tài)和視頻攝像機到更復雜的成像設備，相機也是無人機工具集的基本組成部分。根據(jù)它們的用途，無人機也可能攜帶熱量或濕度感應裝置。成像數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以實時處理，使無人機看起來像任何其他連接到物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集設備。
 
　　無人機也可以用來運輸貨物，亞馬遜對無人機交付在線銷售商品的測試突出地證明了這一點。
 
　　無人機實施注意事項
 
　　無人機通常配備兩種軟件。與無人機硬件緊密結(jié)合的軟件操縱無人機和齒輪，使其保持在高空，同時將其連接回控制無人機飛行路徑的操作員。第二類軟件是應用程序，即使無人機能夠完成其特定任務并收集相關(guān)信息的程序。
 
　　目前，沒有控制或應用軟件的標準，因此潛在的購買者必須意識到，應用軟件通常必須進行定制，以便與特定制造商的無人機及其基本操作系統(tǒng)配合使用。因此，你必須確保你需要的軟件可以在你打算購買的無人機硬件上運行。例如，Skydio與旗下無人機一起銷售一些應用軟件，如Skydio3D掃描和SkydioHouse掃描，還與第三方無人機軟件制造商合作開發(fā)其他應用。當然，潛在用戶必須確認無人機收集和傳播的數(shù)據(jù)格式與現(xiàn)有數(shù)據(jù)分析程序目前使用的其他格式一致?？赡苄枰恍┘晒ぷ?。
 
　　每個制造商通常都有自己的sdk(軟件開發(fā)工具包)，可以作為api(應用程序編程接口)使用，這樣你就可以安裝不同的應用程序，擁有不同的控件，實現(xiàn)不同的自動化，”Benowitz指出。
 
　　另一個考慮因素是無人機配備的通信類型，以及它與現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)或其他網(wǎng)絡環(huán)境集成的容易程度。
 
　　“有專有的通信形式，大多數(shù)無人機與遙控器的通信都是專有的，”Benowitz說，“一般來說，都是按照AES-256加密的?！?br />  
　　雖然大多數(shù)無人機使用Wi-Fi或該標準的專有變體，但LTE寬帶是一個迫在眉睫的替代方案。這可以通過在無人機中加入SIM芯片來實現(xiàn)，這將使其能夠利用4G或5G技術(shù)顯著擴展其作戰(zhàn)范圍。
 
　　Skydio的Bry說：“我認為隨著時間的推移，LTE將成為整個行業(yè)的一個重要組成部分?！?。
 
　　增加射程不僅僅是技術(shù)上的障礙。美國聯(lián)邦航空局的規(guī)定目前限制飛行無人機“超出視覺視線”，并在人以上或夜間。在上述任何條件下操作無人機都需要美國聯(lián)邦航空局的豁免，并可能通過一項證明操作員駕駛技能的測試。
 
　　另一個范圍問題是電池壽命。電池必須為無人機的飛行和數(shù)據(jù)采集與傳輸供電，因此電池壽命短意味著任務更短、更頻繁。電池技術(shù)得到了改進，與其他電池驅(qū)動的運輸設備一樣，這項技術(shù)也受到了廣泛的關(guān)注和發(fā)展。法國一家名為xSun的公司正試圖通過為其無人機配備太陽能電池來解決電池問題。
 
　　Benowitz指出：“我想說，對于大多數(shù)應用來說，電池壽命并不是一個大問題。“如果你在執(zhí)行自動成像任務，無人機的自動化程度足夠高，當你需要更換電池時，它就會回來，你換上電池，它就會恢復工作。”
 
　　其他需要關(guān)注的發(fā)展還包括能夠為無人駕駛飛機充電和發(fā)射的精密對接設備，以及能夠提供更精密飛行控制的交通管理系統(tǒng)。
 
　　無人機的價格標簽各不相同
 
　　考慮到無人機在特定環(huán)境下的性能，無人機是非常經(jīng)濟的解決方案，尤其是在直升機或其他飛機上進行載人飛行的情況下。
 
　　無人機的成本將在很大程度上取決于它的應用，它的預期用途，使用時間和條件。也就是說，一架商用無人機幾乎可以和一架消費型無人機一樣便宜，價格在1000美元左右。然而，用于工業(yè)用途的無人機價格當然更高，但一般仍屬于“數(shù)千美元”范圍，而不是數(shù)萬美元。
 
　　Benowitz說：“有一個很大的范圍，盡管大多數(shù)的購買價格仍然在1000美元到2000美元之間?！?br />  
　　對于大多數(shù)企業(yè)來說，這個適中的價格標簽將使無人機成為物聯(lián)網(wǎng)/IIoT基礎設施的一個非常實惠的替代品。