無人駕駛飛行器(更通俗地稱為“無人機(jī)”)”——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(mèng)想變成了現(xiàn)實(shí)。

無人機(jī)可以用于各種各樣的活動(dòng)，從遠(yuǎn)程戰(zhàn)爭(zhēng)的莊嚴(yán)任務(wù)到業(yè)余飛行員的滑稽動(dòng)作。但隨著企業(yè)開始意識(shí)到無人機(jī)功能的運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益，更多的無人機(jī)活動(dòng)填補(bǔ)了軍用工具和業(yè)余玩具之間的空白。

根據(jù)手頭的任務(wù)，無人機(jī)的大小從僅有一英尺長(zhǎng)到小型飛機(jī)的大小不等。在這些任務(wù)中，一些更有趣的應(yīng)用出現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)/工業(yè)IIoT/IIoT環(huán)境中。無人機(jī)可以有效地添加移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)端點(diǎn)，將網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到物理限制之外。由于許多企業(yè)流程發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)的邊緣，這一點(diǎn)變得至關(guān)重要。反過來，無人機(jī)技術(shù)將許多移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功能擴(kuò)展到了邊緣的新領(lǐng)域。

“我認(rèn)為無人機(jī)在很大程度上是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)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(jī)硬件和軟件制造商Skydio的首席執(zhí)行官亞當(dāng)·布萊(AdamBry)指出。

無人機(jī)被稱為無人機(jī)(UAV)或無人機(jī)系統(tǒng)(UAS)，其獨(dú)特之處在于能夠探測(cè)和報(bào)告通過其他方式無法到達(dá)的地點(diǎn)。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，無人機(jī)可以充當(dāng)移動(dòng)傳感器來收集數(shù)據(jù)，并將其中繼回云應(yīng)用程序或其他分析服務(wù)。

無人機(jī)也可以用作遠(yuǎn)程檢查設(shè)備，幫助維護(hù)物聯(lián)網(wǎng)端點(diǎn)和其他組件。例如，無人機(jī)可以檢查塔式傳感器或其他物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備的物理狀況，從而消除了對(duì)潛在危險(xiǎn)的當(dāng)面檢查的需要。在某些情況下，可能會(huì)使用無人機(jī)進(jìn)行必要的維護(hù)活動(dòng)或設(shè)備維修。至少，這是一種快速、安全和經(jīng)濟(jì)的方法來監(jiān)視關(guān)鍵設(shè)備。

無人機(jī)市場(chǎng)增長(zhǎng)

研究公司Gartner預(yù)測(cè)商用無人機(jī)的增長(zhǎng)。Gartner在預(yù)測(cè)分析中指出：“2020年，全球物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)無人機(jī)(定義為飛行無人機(jī))的出貨量將達(dá)到52.6萬(wàn)臺(tái)，比2019年增長(zhǎng)50%。”。“預(yù)計(jì)到2023年，全球出貨量將達(dá)到130萬(wàn)臺(tái)。”

“突然之間步伐加快了，”DroneAnalyst研究負(fù)責(zé)人戴維·貝諾維茨(DavidBenowitz)說。“在過去的幾年中，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(jī)技術(shù)的成熟度很高，這導(dǎo)致了很多……業(yè)務(wù)的采用。”

客戶采用跟蹤與市場(chǎng)預(yù)測(cè)。無人機(jī)軟件提供商DroneDeploy對(duì)其140個(gè)客戶進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查顯示，53%的客戶表示，他們預(yù)計(jì)到2020年將增加在無人機(jī)和無人機(jī)軟件上的支出。該公司的調(diào)查結(jié)果在其《2020年無人機(jī)市場(chǎng)狀況:規(guī)模和增長(zhǎng)》報(bào)告中詳述，報(bào)告還指出，不到5%的受訪者預(yù)計(jì)會(huì)減少無人機(jī)支出。

盡管有這個(gè)好消息，但無人機(jī)技術(shù)仍是一個(gè)新興行業(yè)，盡管有潛力和增長(zhǎng)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。”

無人機(jī)技術(shù)的使用方式以及原因

Gartner的報(bào)告顯示，無人機(jī)目前在建筑行業(yè)的應(yīng)用最為廣泛，其次是消防監(jiān)控服務(wù)、保險(xiǎn)公司和警察部門。在接下來的幾年里，所有這些領(lǐng)域的無人機(jī)使用預(yù)計(jì)將增加一倍。

無人機(jī)行業(yè)觀察(DII)進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查，結(jié)果發(fā)表在無人機(jī)市場(chǎng)研究組織的《無人機(jī)行業(yè)晴雨表2020》報(bào)告中，顯示35%的無人機(jī)服務(wù)提供商和18%的商業(yè)用戶指出，檢查/維護(hù)是無人機(jī)使用最多的案例。其他主要用途包括測(cè)繪(25%/16%)、測(cè)量(15%/33%)和攝影或拍攝(16%/19%)。

DII受訪者將他們使用無人機(jī)的原因排序?yàn)榉浅Ｖ匾?、重要和不重要?0%的受訪者表示節(jié)省時(shí)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(rèn)為節(jié)約成本非常重要。

少數(shù)行業(yè)率先將無人機(jī)作為物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的擴(kuò)展或其他數(shù)據(jù)收集過程的補(bǔ)充。

能源公司正在他們廣泛的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中增加無人機(jī)檢查功能。無人機(jī)可以很容易地飛過并對(duì)電力線、風(fēng)力渦輪機(jī)和其他發(fā)電和傳動(dòng)裝置進(jìn)行視覺掃描——否則這些任務(wù)必須手動(dòng)完成，或者根本無法完成。更快、更便宜、更安全的無人機(jī)理念，讓它們的使用對(duì)電力供應(yīng)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(jī)的先驅(qū)。大型農(nóng)場(chǎng)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(biāo)。但許多農(nóng)場(chǎng)都增加了無人機(jī)傳感設(shè)備。無人機(jī)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，使用先進(jìn)的技術(shù)收集數(shù)據(jù)，如紅外攝影和其他航空?qǐng)D像。

建筑和保險(xiǎn)行業(yè)也很適合無人機(jī)技術(shù)，因?yàn)樗顾麄兡軌蜉p松地檢查現(xiàn)場(chǎng)和建筑，而不需要工人在場(chǎng)。

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(jī)械，沿著橋的頂部行駛，然后把一個(gè)人吊在下面的一個(gè)大懸臂臂上，這非常昂貴和危險(xiǎn)。”Bry說。

不用說，用無人機(jī)代替窺探車，避免了以前方法的許多費(fèi)用和危險(xiǎn)。在這種情況下，Skydio無人機(jī)的自主操作能力至關(guān)重要，因?yàn)闊o人機(jī)可能必須飛到操作員的視線之外。

無人機(jī)有效載荷

考慮到無人機(jī)可以處理的各種任務(wù)，它們需要攜帶專門的設(shè)備來收集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)端點(diǎn)或其他設(shè)施進(jìn)行分析。

無人機(jī)的基本裝備將包括導(dǎo)航和通信設(shè)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(jī)到更復(fù)雜的成像設(shè)備，相機(jī)也是無人機(jī)工具集的基本組成部分。根據(jù)它們的用途，無人機(jī)也可能攜帶熱量或濕度感應(yīng)裝置。成像數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以實(shí)時(shí)處理，使無人機(jī)看起來像任何其他連接到物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

無人機(jī)也可以用來運(yùn)輸貨物，亞馬遜對(duì)無人機(jī)交付在線銷售商品的測(cè)試最突出地證明了這一點(diǎn)。

無人機(jī)實(shí)施注意事項(xiàng)

無人機(jī)通常配備兩種軟件。與無人機(jī)硬件緊密結(jié)合的軟件操縱無人機(jī)和齒輪，使其保持在高空，同時(shí)將其連接回控制無人機(jī)飛行路徑的操作員。第二類軟件是應(yīng)用程序，即使無人機(jī)能夠完成其特定任務(wù)并收集相關(guān)信息的程序。

目前，沒有控制或應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)，因此潛在的購(gòu)買者必須意識(shí)到，應(yīng)用軟件通常必須進(jìn)行定制，以便與特定制造商的無人機(jī)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(gòu)買的無人機(jī)硬件上運(yùn)行。例如，Skydio與旗下無人機(jī)一起銷售一些應(yīng)用軟件，如Skydio3D掃描和SkydioHouse掃描，還與第三方無人機(jī)軟件制造商合作開發(fā)其他應(yīng)用。當(dāng)然，潛在用戶必須確認(rèn)無人機(jī)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。可能需要一些集成工作。

每個(gè)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(yīng)用程序編程接口)使用，這樣你就可以安裝不同的應(yīng)用程序，擁有不同的控件，實(shí)現(xiàn)不同的自動(dòng)化，”Benowitz指出。

另一個(gè)考慮因素是無人機(jī)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(luò)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(jī)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。”

雖然大多數(shù)無人機(jī)使用Wi-Fi或該標(biāo)準(zhǔn)的專有變體，但LTE寬帶是一個(gè)迫在眉睫的替代方案。這可以通過在無人機(jī)中加入SIM芯片來實(shí)現(xiàn)，這將使其能夠利用4G或5G技術(shù)顯著擴(kuò)展其作戰(zhàn)范圍。

Skydio的Bry說：“我認(rèn)為隨著時(shí)間的推移，LTE將成為整個(gè)行業(yè)的一個(gè)重要組成部分。”。

增加射程不僅僅是技術(shù)上的障礙。美國(guó)聯(lián)邦航空局的規(guī)定目前限制飛行無人機(jī)“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(jī)都需要美國(guó)聯(lián)邦航空局的豁免，并可能通過一項(xiàng)證明操作員駕駛技能的測(cè)試。

另一個(gè)范圍問題是電池壽命。電池必須為無人機(jī)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(wù)更短、更頻繁。電池技術(shù)得到了改進(jìn)，與其他電池驅(qū)動(dòng)的運(yùn)輸設(shè)備一樣，這項(xiàng)技術(shù)也受到了廣泛的關(guān)注和發(fā)展。法國(guó)一家名為xSun的公司正試圖通過為其無人機(jī)配備太陽(yáng)能電池來解決電池問題。

Benowitz指出：“我想說，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來說，電池壽命并不是一個(gè)大問題。“如果你在執(zhí)行自動(dòng)成像任務(wù)，無人機(jī)的自動(dòng)化程度足夠高，當(dāng)你需要更換電池時(shí)，它就會(huì)回來，你換上電池，它就會(huì)恢復(fù)工作。”

其他需要關(guān)注的發(fā)展還包括能夠?yàn)闊o人駕駛飛機(jī)充電和發(fā)射的精密對(duì)接設(shè)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(jī)的價(jià)格標(biāo)簽各不相同

考慮到無人機(jī)在特定環(huán)境下的性能，無人機(jī)是非常經(jīng)濟(jì)的解決方案，尤其是在直升機(jī)或其他飛機(jī)上進(jìn)行載人飛行的情況下。

無人機(jī)的成本將在很大程度上取決于它的應(yīng)用，它的預(yù)期用途，使用時(shí)間和條件。也就是說，一架商用無人機(jī)幾乎可以和一架消費(fèi)型無人機(jī)一樣便宜，價(jià)格在1000美元左右。然而，用于工業(yè)用途的無人機(jī)價(jià)格當(dāng)然更高，但一般仍屬于“數(shù)千美元”范圍，而不是數(shù)萬(wàn)美元。

Benowitz說：“有一個(gè)很大的范圍，盡管大多數(shù)的購(gòu)買價(jià)格仍然在1000美元到2000美元之間。”

對(duì)于大多數(shù)企業(yè)來說，這個(gè)適中的價(jià)格標(biāo)簽將使無人機(jī)成為物聯(lián)網(wǎng)/IIoT基礎(chǔ)設(shè)施的一個(gè)非常實(shí)惠的替代品。