本文概述了低空經濟和高速公路運營管理的現狀，指出了傳統高速公路運營管理方式面臨的挑戰以及無人機技術在該領域中應用的必要性和優勢；介紹了綜合性高速公路無人機平臺的關鍵組成部分，包括無人機飛行控制系統、項目及航線管理系統、組織及設備管理系統和智能算法識別系統；探討了無人機在高速公路運營管理中的多個應用場景；并對無人機技術在高速公路中的發展趨勢進行了展望。
一、概述
1.1 低空經濟發展現狀
低空經濟是以低空空域為依托，開展各種有人、無人駕駛航空器飛行的一種新興經濟形態，涵蓋了從飛行器研發制造、低空飛行基礎設施建設和運營到飛行服務保障等各個環節產業領域，具有十分顯著的戰略意義。低空經濟能夠拓展市場空間，孕育發展新動能，打造經濟增長新引擎，對推動經濟高質量發展、促進產業結構優化升級、提升國家競爭力具有重要作用。
近年來，隨著政策的不斷出臺和技術的不斷進步，低空經濟在國內呈現出蓬勃發展的趨勢。隨著電動垂直起降飛行器、無人機等新型飛行器的不斷涌現，低空經濟的應用場景日益多元化，涵蓋了物流運輸、空中游覽、應急救援、農業植保等領域。如今，無人機技術不斷成熟，應用場景不斷擴大，無人機產業已成為低空經濟中不可或缺的重要一環，具有巨大的市場潛力和廣闊的發展前景。
1.2 高速公路運營管理現狀
隨著高速公路車流量的劇增和車輛類型的日益多元化，高速公路運營管理面臨著諸多困難。傳統高速公路運營管理方式主要依賴人工巡檢與監控設備，存在工作效率低、消耗成本高、范圍不足等問題。特別是在惡劣天氣、突發事件等情況下，傳統的管理方式難以實現對交通事故的及時響應和有效處理。
1.3 無人機在高速公路領域中應用的必要性
無人機在高速公路運營管理中具有以下明顯的優勢。無人機可以在一定時間內快速到達目標區域，大幅提升巡檢效率，降低人力成本和工作強度。無人機搭載高清相機等設備，可大幅提高巡檢精度，對高速公路上的細節進行精準的捕捉和記錄，更全面、準確地為管理部門提供信息支持。在惡劣天氣條件下，無人駕駛飛機可代替人工開展巡檢作業。當發生特殊情況時，無人機可快速抵達事故場地并實施空中偵察監控，為搶險救援提供堅實可靠的安全保障。
二、平臺架構
高速公路無人機運營管理平臺是一個集無人機控制、數據采集、數據處理、算法分析、信息展示與決策支持于一體的綜合性平臺。該平臺通過高清攝像頭、紅外傳感器等無人機搭載的設備，實現對高速公路進行更加全面的多方位實時監測，并將采集到的數據進行加工處理和分析，最終將處理結果以可視化的形式展示給管理人員，為決策提供有力支持。
2.1 無人機飛行控制系統
無人機飛行控制系統是平臺的核心組件。飛行駕駛艙具有全面的飛行控制功能，包括飛行指令的發送、云臺控制和高精度GIS航線控制，以確保無人機按照設置的航線安全穩定飛行。實時設備監控功能負責監測無人機的電量、位置、速度等實時狀態信息，一旦出現特殊情況，會觸發系統內置警報，以確保無人駕駛飛機及其裝備正常運轉。直播大屏看板提供了飛行任務實況直播功能，支持大屏展示，便于集中監控和指揮，使工作人員可以實時了解無人機當前的飛行狀態和工作詳情。
2.2 項目及航線管理系統
項目及航線管理系統在平臺中負責項目管理、任務規劃、航線規劃等內容，幫助業務人員優化資源分配，合理制定飛行策略。項目管理功能支持創建、編輯、刪除項目，以及按項目分配人員，確保資源的有效利用。任務規劃功能支持單次、循環等多種類型的任務創建和調度，能夠根據實際經營需要的高速公路，定制相對穩定可靠的飛行參數及飛行任務。航線規劃功能支持多種智能規劃模式，不僅可以提高飛行效率，還能保障無人機的飛行安全。媒體庫負責存儲和展示航線飛行中拍攝的圖片及視頻，為后續數據分析、決策提供有力支撐。
2.3 組織及設備管理系統
組織及設備管理系統在平臺中負責組織架構調整和設備管理，組織架構管理功能支持多層級的部門設置和權限分配，還可實現無人機和機場設備的狀態檢測和維護保養。組織管理功能支持多層級的部門設置和權限分配，以確保組織高效運作。成員管理功能支持用戶的添加、刪除、修改、權限調整等操作，以確保系統的安全性和可控性。設備管理功能可實現無人機和機場設備的全面管理，支持設備的綁定、解綁、狀態監控等操作，以保證設備正常運轉和及時檢修。
2.4 智能算法識別系統
智能算法識別系統是平臺中負責數據處理和分析的關鍵部分。交通流量監測算法通過無人機巡航實時采集道路交通流量數據，能夠自動分析交通流量的變化趨勢，生成詳細的交通報告，為管理者提供優化交通信號控制和道路規劃的依據。違章行為檢測算法利用無人機拍攝的高清圖像，實時檢測并識別違章行為，快速定位違章車輛并生成警報和報告。目標跟蹤算法能夠對特定目標進行持續跟蹤，獲取其移動軌跡、速度等信息。安全隱患識別算法通過無人機巡查高速公路沿線，識別邊坡松動、排水溝擁堵、設施損毀等安全隱患，發現并及時上報安全隱患，以防止交通事故的發生。
三、應用場景
3.1 日常巡檢與路面監測
無人機搭載高清相機、紅外相機等設備，能夠實現對高速公路多方位的監測管控，及時發現路面裂縫、坑槽、積水等相關問題，并對收集的資料進行加工分析。系統可以自動生成詳細的巡視報告，包括問題的具體位置、類型、嚴重程度等信息，及時提供設施養護建議。與傳統人工巡檢方式相比，無人機巡檢具備更高的效率和巡檢精度，可以大大降低風險。同時，通過積累和分析無人機巡檢數據，也能為高速公路的維修決策提供科學依據，推動高速公路養護管理任務的信息化、數字化、智能化、可視化。
3.2 橋梁與隧道結構安全監測
無人機能夠對高速公路上的橋梁關鍵結構進行定期的安全監測。通過高清攝像機拍攝清晰畫面，結合智能算法進行識別和解析，及時發現橋梁出現的裂縫、變形、銹蝕等安全隱患，并對橋梁的結構安全狀態進行評估。無人機還可以飛抵橋梁的難以到達的部位，如橋墩、橋塔等，進行細致的檢查，確保不遺漏潛在問題。一旦發現相關安全隱患，系統會及時發出預警并告知相關部門人員進行養護和維修，以防止橋梁事故的發生。通過橋梁安全監測，可以實現對橋梁的定期、全面、精準的檢測，提高橋梁的養護水平和使用壽命，確保高速公路的安全暢通。
3.3 交通設施完好性檢查
無人機能夠對高速公路上的交通標志牌、隔離帶、防護欄等輔助設施進行全面、細致的檢查，通過相機捕捉高清圖像，并采用智能算法進行分析識別，及時發現目標交通設施的損壞、遮擋或缺失，如標志牌的模糊、隔離帶的破損、防護欄的變形等。一旦發現相關問題，系統會立即記錄并通知相關部門進行維修或更換，保證交通設施完好有效。無人機自動巡檢具備更高的效率和準確性，可有效節約人力和時間成本。無人機還可抵達人工難以到達的高速公路區域，實現對交通設施的多方位、全角度自動巡檢，確保不遺漏關鍵潛在問題。
3.4 應急響應與快速救援
無人機作為空中監控救援的高效工具，能夠在應急情況下迅速響應，實時為高速公路管理部門提供現場信息和數據保障。無人機可以快速抓拍事故現場圖片來評估事故的嚴重程度，為救援人員提供精準現場詳情，協助制定更加安全、可靠的救援方案。同時，無人機還可以用于搜尋被困人員、監測火源或危險源，以及為救援隊伍提供空中指引和支持。在緊急情況下，無人機的快速部署和高效作業能夠顯著縮短響應時間，提高救援效率，減少人員傷亡和相關財產損失。
3.5 交通流量監測與疏導指揮
無人機能夠對高速公路的交通流量進行監測。通過無人機的高空視角，可以捕捉到更廣闊的交通畫面，實時統計車輛數量、車速、車流密度等關鍵指標，并將數據傳送到后臺系統進行分析加工。系統可憑借實時交通流量智能判斷交通狀況，及時發現交通擁堵點及潛在擁堵的風險，并將預警信號發送給交通管理部門。在高峰期或特殊情況下，無人機可快速識別交通擁堵的位置，并將信息傳回指揮中心，通過搭載喊話器等設備，遠程指揮交通疏導工作，確保道路暢通無阻。基于無人機監測的數據，交通管理部門可以迅速制定交通疏導及指揮方案，調整車道分配、優化信號燈控制、發布路況信息，有效引導車輛流動和緩解交通壓力，提升高速公路整體通行能力。
3.6 周邊環境監測與生態保護
無人機攜帶多光譜攝像機、環境監測感應器等裝備，能夠對高速公路周邊的環境進行全面、細致的監測，通過高清圖像和實時數據，可以及時發現并評估周邊環境的生態狀況，包括植被覆蓋、水質狀況、空氣質量等關鍵指標。無人機還可以飛抵難以到達的區域，如陡峭山坡、濕地等，進行更加詳盡的環境調查?；跓o人機監測的數據，高速公路管理部門可以制定更加精準的生態保護措施，如植被恢復、水土保持、污染防控等，確保高速公路的運營不對周邊環境造成負面影響。同時，無人機還可以監測野生動物活動情況，為規劃建設生態廊道提供科學依據，有助于評估高速公路建設對周遭生態環境的真實影響，并采取必要的保護措施，實現綠色可持續發展。
3.7 數字化養護檔案
通過無人機巡檢采集、生成、分析的目標數據，可以建立高速公路的數字化養護檔案。這些檔案詳細記錄了高速公路各部位的狀態、維修歷史等信息，可為養護決策提供重要參考?；跀底只B護檔案和智能算法預測分析的結果，可以優化養護資源的配置方案，例如，根據路面損壞程度和交通流量情況合理安排維修計劃和預算。采用智能算法，綜合分析監測數據、歷史維修記錄、交通流量變化等多種因素，可以為管理部門提供更加精準、有效的保養建議，幫助增強養護工作的針對性和實效性，降低高速公路養護成本，并提升高速公路服務等級和使用年限。
四、結束語
在低空經濟浪潮的推動下，無人機在高速公路運營管理中的應用展現出了巨大的潛力和廣闊的前景。無人機技術具有靈活高效、覆蓋范圍廣、成本相對較低等優勢，通過構建綜合性的無人機運營管理平臺，可實現全方位的高速公路實時監控，極大提高巡檢效率、精度和應急響應能力。(作者：胡淼，胡永梁，王路，劉泓皓)
