付康　王清府　張磊

【摘 要】為了解決日常網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化維護(hù)工作中高空作業(yè)困難的問題，創(chuàng)新引入目前技術(shù)發(fā)展迅猛的無人機(jī)應(yīng)用到日常網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化維護(hù)工作中。通過對無人機(jī)的飛行控制、圖像識別、數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)進(jìn)行介紹，并聯(lián)系日?；疽?guī)劃和審核、基站巡檢、工程建設(shè)和應(yīng)急通信維護(hù)等實(shí)際工作進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證，總結(jié)了無人機(jī)的應(yīng)用成果。采用無人機(jī)相比傳統(tǒng)通信高空作業(yè)方式存在諸多優(yōu)勢，能夠有效解決傳統(tǒng)方式中存在的各種問題，并提出了合理化建議。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī) 站址規(guī)劃 站址審核 基站巡檢 應(yīng)急通信

1 研究背景

UAV（Unmanned Aerial Vehicle，無人機(jī)）是一種無人駕駛的航空器，具備一定的動力、可操控、能攜帶多種任務(wù)設(shè)備、可遠(yuǎn)程執(zhí)行各種任務(wù)并能重復(fù)使用。到20世紀(jì)末，無人機(jī)廣泛出現(xiàn)在軍事和民用領(lǐng)用。在軍事領(lǐng)域，無人機(jī)能夠有效地支援情報偵察，擔(dān)負(fù)各種空中作戰(zhàn)任務(wù)，在電子戰(zhàn)中也能出色完成各項(xiàng)任務(wù)，倍受青睞；在民用領(lǐng)域，近年來無人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，功能應(yīng)用廣泛，越來越被普通民眾接受和使用，如2013年汶川大地震中運(yùn)用無人機(jī)對災(zāi)區(qū)進(jìn)行航拍，獲取的圖片為國家有關(guān)部門的科學(xué)救災(zāi)決策提供了重要的參考依據(jù)；2016年京東商城開始實(shí)驗(yàn)用無人機(jī)對商品進(jìn)行配送等。

無人機(jī)內(nèi)部裝有先進(jìn)的計(jì)算機(jī)飛控、姿態(tài)傳感、無線電數(shù)據(jù)傳輸、定位自助駕駛、圖像傳輸和攝像機(jī)云臺遙控伺服系統(tǒng)等裝置，是一部裝備精良的“飛行電腦”。目前其在地理環(huán)境勘察、處理自然災(zāi)害以及社會安全事件、空中通信中繼等方面都發(fā)揮過重要的作用?；诖耍疚膶o人機(jī)在網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化維護(hù)工作中的應(yīng)用進(jìn)行研究，探討使用無人機(jī)工作與傳統(tǒng)方式相比能夠帶來哪些便利、具備哪些優(yōu)勢。

2 無人機(jī)在基站站址規(guī)劃、審核中的應(yīng)用

研究

2.1 無人機(jī)在站址規(guī)劃中的應(yīng)用

在日常基站規(guī)劃中，由于地形限制（如險峻的山區(qū)、湖泊以及人員不易到達(dá)的區(qū)域），通常無法獲取精準(zhǔn)的地理信息，造成基站勘察工作無法順利展開。

而無人機(jī)的特性能夠幫助維護(hù)優(yōu)化人員有效地打破這一屏障，它能夠輕松完成現(xiàn)場地形勘察（飛行距離最大可達(dá)2 km），為基站規(guī)劃提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，并精準(zhǔn)地采集各種地理信息，實(shí)時記錄回傳圖像。在保證人員安全性的前提下，可以使優(yōu)化人員獲得精準(zhǔn)基站規(guī)劃位置和附近現(xiàn)場地形地貌，從而提高工作效率。

2.2 無人機(jī)在站址審核中的應(yīng)用

在基站建設(shè)工作前期，需要按照區(qū)公司的站址審核要求和標(biāo)準(zhǔn)，采集經(jīng)緯度、站高、周圍環(huán)境照片等信息。

常規(guī)采集基站周圍環(huán)境信息的方式是分步采集，先采集經(jīng)緯度、后采集站高、再采集周圍環(huán)境照片，尤其是采集周圍環(huán)境照片只能采集到地面環(huán)拍照片，無法從空中采集到俯瞰圖像，導(dǎo)致采集的周邊環(huán)境相對片面，無法更直觀和廣角度的反饋周邊環(huán)境信息。而運(yùn)用無人機(jī)能一體化的解決此類問題，由于無人機(jī)內(nèi)置GPS、高度計(jì)、圖傳等精密電子元器件，可以實(shí)時傳輸圖像并精確測量經(jīng)緯度、高度、方位角等信息，再配上實(shí)時空中畫面，很容易獲取俯瞰地理信息，在提高站址審核工作效率的同時，還可以更加精準(zhǔn)直觀地采集有效數(shù)據(jù)，為后期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作打好基礎(chǔ)。

無人機(jī)空中照片拍攝清晰，拍攝效果如圖1所示：

通過無人機(jī)實(shí)施站址審核，發(fā)現(xiàn)俯瞰周邊無線覆蓋環(huán)境清晰，且圖片中包含站高為42 m和拍攝角度方位角為161°，具體如圖2所示：

2.3 無人機(jī)應(yīng)用于站址規(guī)劃和審核中的優(yōu)勢

通過無人機(jī)規(guī)劃站點(diǎn)，能夠快速實(shí)時地從空中圖像獲取周邊詳細(xì)地理信息，且由于無人機(jī)內(nèi)置GPS、高度計(jì)等精密儀器，在高度、方向角等數(shù)據(jù)上比普通的測距儀和羅盤數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。

經(jīng)過現(xiàn)場站址審核勘查測試對比，通過無人機(jī)測量的數(shù)據(jù)比日常工作中普通方法測量的數(shù)據(jù)在準(zhǔn)確性方面有效提升了30%，在時間方面比原有方法縮短了45%，因此無人機(jī)在顯著提升站址審核規(guī)劃數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時也提升了規(guī)劃工作效率，為基站建設(shè)和優(yōu)化維護(hù)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 無人機(jī)在基站巡檢中的應(yīng)用研究

3.1 無人機(jī)引入基站巡檢的由來

在日常網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化維護(hù)工作中，每年都需要例行對基站實(shí)施巡檢。傳統(tǒng)的巡檢方式需要塔工攀爬鐵塔對天線、饋線、GPS蘑菇頭等設(shè)備進(jìn)行高空巡查，既費(fèi)時又費(fèi)力，并且高空作業(yè)存在極大的危險性。在正常情況下，平均一名塔工在天氣條件允許的情形下每日至多完成3至5個基站的天饋巡檢工作，由于需要重點(diǎn)考慮安全性因素，在遇到天氣環(huán)境惡劣（如炎熱、下雨、大風(fēng)）時，通常會導(dǎo)致無法正常開展基站天饋巡檢工作，從而大大降低工作效率。

因此，需要尋求一種方法，如何在保證安全的前提下快速高效地完成巡檢工作，以保障基站良性運(yùn)營。通過查詢比對，發(fā)現(xiàn)電力線纜巡檢高空輸電線時使用了無人機(jī)。由于高空電纜巡檢和基站巡檢中都含有高空作業(yè)，十分危險，無人機(jī)的使用可以降低人員的危險性，保障安全，所以建議將無人機(jī)引入到通信基站巡檢中。

3.2 無人機(jī)對基站巡檢工作的實(shí)際應(yīng)用

為了驗(yàn)證無人機(jī)在基站巡檢工作的實(shí)際情況，選取某個近郊基站對其進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)其能夠有效地完成基站巡檢工作。

首先將無人機(jī)飛升至天線位置，在該高度圍繞基站進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并利用無人機(jī)上的攝像頭對高空環(huán)境、天線、饋線、饋線接頭等進(jìn)行拍照留存，照片清晰，能夠有效地觀察巡查部分是否存在異常。

無人機(jī)拍攝的基站巡檢整體照片如圖3所示：

然后核查天線高度、方位角和覆蓋場景，將無人機(jī)飛升至天線高度處，并調(diào)整無人機(jī)的攝像頭方位，使其與要核查天線方向角一致，此時在無人機(jī)操控顯示屏上會顯示出高度和方位角。

在圖4所示的現(xiàn)場采集圖中，天線所在位置的高度為39 m，拍攝角度方位角為176°。

3.3 無人機(jī)對基站巡檢工作的結(jié)論

由于無人機(jī)安裝有GPS、高度計(jì)、圖傳等電子元器件，在巡檢過程中可以實(shí)時傳輸圖像并精確測量經(jīng)緯度、高度、方位角等信息，為基站巡檢提供精準(zhǔn)可靠的數(shù)據(jù)。同時，能夠在自然環(huán)境惡劣下完成基站巡檢工作，確保了人員作業(yè)的安全性，并大大提升了工作效率（在單位時間內(nèi)可以完成更多基站的巡檢工作）。

無人機(jī)應(yīng)用于基站巡檢工作相比傳統(tǒng)巡檢工作具備更大的優(yōu)勢。但是，在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)為了能呈現(xiàn)清晰的畫質(zhì)，無人機(jī)巡檢一般要飛至距離基站5 m～10 m才能更為精準(zhǔn)地判斷故障點(diǎn)，此時對無人機(jī)操作人員有一定操作技能要求，因此若要將無人機(jī)廣泛應(yīng)用于基站巡檢工作，需對維護(hù)人員的無人機(jī)操作技能進(jìn)行培訓(xùn)。

3.4 無人機(jī)在基站巡檢中的經(jīng)濟(jì)價值優(yōu)勢

在日常網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化維護(hù)工作中，通過無人機(jī)代替日常塔工完成天饋巡檢、采集天線高度和方向角等基本數(shù)據(jù)的工作，不僅可以100%提升安全性，而且能夠有效節(jié)約資金。

經(jīng)測算，按照實(shí)際一名塔工每天爬3個塔來計(jì)算，成本價為100元/塔，共計(jì)300元；而無人機(jī)在電池充足的情況下，一天內(nèi)能完成8～10個塔的天饋巡檢工作，在數(shù)量和工作效率方面遠(yuǎn)勝塔工。并且在成本方面，除了無人機(jī)本身制作成本需要資金2萬元以外，平均巡檢1個塔的成本只需要電費(fèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前塔工巡檢的成本價格。

4 無人機(jī)在工程建設(shè)和應(yīng)急通信中的應(yīng)用

研究

常見的無人機(jī)一般能承載重量10 kg左右，在工程建設(shè)和應(yīng)急通信中可以用來運(yùn)輸光纜、工具，尤其是在復(fù)雜地形進(jìn)行物品運(yùn)輸時能夠發(fā)揮重要作用，具備一定優(yōu)勢。

在應(yīng)急通信保障中，無人機(jī)還能通過圖傳裝置實(shí)時傳輸空中畫面，迅速幫助技術(shù)人員熟悉周邊環(huán)境，為應(yīng)急通信保障方案提供有利地形數(shù)據(jù)，以確保應(yīng)急通信保障工作能夠順利開展。經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用統(tǒng)計(jì)，能夠有效縮短應(yīng)急通信開通時間達(dá)30分鐘。

5 結(jié)束語

本文主要闡述無人機(jī)在基站規(guī)劃和審核工作中、在基站巡檢工作中、在工程建設(shè)和應(yīng)急通信工作中的實(shí)際應(yīng)用分析，同時對經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行推算，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中，無人機(jī)在通信維護(hù)工作中相比傳統(tǒng)方式提高了準(zhǔn)確性和工作效率，并具有成本競爭、提升人員安全性等優(yōu)勢。在今后的網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化維護(hù)工作中，將繼續(xù)挖掘和推廣無人機(jī)的優(yōu)勢應(yīng)用，從而提升通信維護(hù)工作的質(zhì)量和效率，并保障人員的安全性。

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