IoT 无人机无人机的使用案例如何变化

杰娜-洛克 Jayna Locke,Digi International 高级营销经理
2019年10月24日

无人机的出现由来已久,但有趣的是,无人机的用例正在不断涌现,尤其是在物联网领域。无人机是有趣的玩具,许多人把驾驶无人机作为业余爱好。但随着时间的推移,越来越多的商用和专业无人机被部署到一系列商业应用和关键任务中--从体育摄影到科学、研究、军事任务、医疗目的和搜索救援,无所不包。我们把这些无人机称为IoT 。

随着物联网(IoT )和工业物联网(IIoT)的大规模发展,我们将看到更多的无人机执行重要任务,特别是在人力成本高昂、危险或无法出行的地方。在这些情况下,无人机往往能使旅行更快,或更高效、更低风险地完成任务。它们可以充当电子 "煤矿中的金丝雀"。

在这篇文章中,我们将介绍IoT 无人机的一些应用,这些无人机与业余爱好者驾驶的遥控飞机有何不同,以及无人机如何被用于关键任务IoT 。

无人机能拯救生命吗?

最近,《明尼阿波利斯明星论坛报》刊登了一则引人入胜的报道:无人机终结了失踪男孩之谜这是一个引人入胜的故事。有一天放学后,一个 6 岁的孩子带着他的狗出去玩,然后就不见了。

有一个人对无人机很感兴趣,并认为自己可以提供帮助,他的无人机装有热像仪,可以 "看到 "热点。夜幕降临了,除了手电筒的光亮边缘外,没有人能看到其他地方。该设备不仅可以寻找热点,还可以快速飞越大片玉米地,而这些玉米地需要搜索人员花费数小时才能搜寻到。

"无人机机主史蒂夫-费恩斯(Steve Fines)说:"我遇到了一个看起来与众不同的热信号球。"它是一个明亮的不规则形状。它看起来不像鹿,也不像熊。(精明的读者会注意到,在失踪儿童附近可能有熊或其他野生动物)。

原来,这个温暖的圆球就是男孩和他忠实的小狗雷明顿。除了发现男孩和他的宠物外,无人机还引导工人找到了男孩在黑暗中抱着小狗盘腿而坐的地方。

这个故事在很多方面都很鼓舞人心。今天的技术可以帮助我们超越人眼有限的能力。我们没有翅膀和传感器,从根本上来说是脆弱的,而无人机可以在地形上快速移动,进入人类无法进入的危险地带,甚至可以引导一队搜索人员穿过黑暗的玉米地。无人机的技术也在不断进步,使其能够从更远的地方起飞,执行更复杂的任务。

工作无人机与业余无人机

如今,任何人都有可能拥有一架无人机,它也被称为 "小型无人驾驶飞机"、"无人驾驶飞行器(UAV)"、"无人驾驶飞机系统"(UAS)或 "遥控飞机"(RPA)。Botlink 网站的一篇文章指出,这些术语确实有不同的含义。例如,许多人认为 UAV 一词表示飞行器具有自主能力,而单纯的无人机则没有。在本文中,我们将使用常见的命名--无人机--来表示这一类遥控飞机。

开发物联网无人机的项目越来越多。许多开发者一开始可能是业余爱好者,后来意识到他们的无人机在现实世界中的应用,甚至是拯救生命或执行关键任务的用途--就像明尼苏达州帮助找到走失男孩和他的狗的男子所做的那样。因此,业余无人机和工作无人机之间肯定存在灰色地带。但是,对于那些正在考虑开展IoT 无人机项目的人来说,让我们来谈谈区分这两个市场的一些事情。

关于业余无人机

无人机的普及对消费者来说是件好事,但同时也带来了一些挑战,因为据了解,私人无人机曾飞入受限空域,并因被视为间谍装置而被击落。如果您确实拥有并操作私人无人机,必须负责任地飞行,并遵守相关规则和规定。这些规定适用于除小型玩具以外的所有类型的个人无人机。

私人无人机的飞行规则很容易找到,至少对于在美国拥有和操作的无人机来说是这样,在美国,所有飞机都由美国联邦航空管理局(FAA)管理。请务必查找适用于您所在国家的法规。根据PCMag 的一篇文章,美国的规定如下:

  • 如果您的无人机重量超过 8.8 盎司(250 克),则必须向美国联邦航空局注册。
  • 注册时会附带一张贴纸,您必须将其贴在飞行器的外部
  • 在 400 英尺或以下的高度飞行无人机
  • 将无人机置于视线范围内
  • 切勿在其他飞机附近飞行,尤其是在机场附近(需要保持 5 英里的距离,或通知空中交通管制部门)
  • 切勿飞越人群
  • 切勿飞越体育场馆或体育赛事上空
  • 切勿在火灾等应急工作附近飞行
  • 切勿酒后飞行
  • 了解空域要求

关于用于IoT 应用的工作无人机

现在让我们来谈谈执行重要任务和使命的无人机。工作无人机和服务犬一样有自己的用途,但它们不需要喂食。虽然它们工作很辛苦,但却不领薪水。不过说实在的,执行重要任务的专业无人机和业余无人机之间还是有一些关键区别的:

  • 工作无人机可以执行商业、工业和军事任务,从娱乐、监视、农业到包裹递送,不一而足。
  • 它们具有广泛的附加特性和功能,以支持其预期用途。这些功能包括
    • 用于定位信息和数据传输的无线电和 GPS
    • 视频和静态摄像机,用于记录物体和人员的定位、罪犯逃跑或体育录像
    • 光、热和温度传感器,用于定位生物、监测天气系统等
    • 能够运载和交付有效载荷,包括货物、包裹和医疗用品
    • 在农业应用中分配种子或肥料的能力
    • 用于充电的太阳能电池板可延长电池寿命
  • 基于上述原因,工作无人机必须具备工业设计规范:
    • 它们经过硬化处理,可应对各种环境条件
    • 它们通常有更多的螺旋桨,这取决于它们必须承载的重量
    • 它们通常配备工业级照明、传感器和其他功能

有关无人机使用案例范围的更多见解,请参阅 Dronegenuity 页面《商用无人机使用案例综合清单》。

专业IoT 无人机应用实例

下面简要介绍物联网无人机的一些应用。由于这些使用案例中的每一个都可以单独成文,因此我们在这里只是试图对IoT 无人机进行一个概括性的介绍,以突出它们执行各种任务和使命所需的功能。如果您是无人机技术领域的开发人员,我们希望这能激发您对下一个IoT 无人机项目的想象力。

专为搜救任务设计的无人机

正如我们在本篇文章开头分享的真实轶事中所看到的,无人机技术是搜救任务的理想选择。无人机可以比人或车辆更快地到达偏远地区。无人机可以快速到达车辆无法到达的地区、步行无法穿越的广阔地区、过于偏远或危险的地区。此外,无人机还可以带着灯光、传感器和摄像头飞越搜索区域,并能利用红外技术识别热信号,从而确定生物的位置。

此外,如图所示,搜救无人机还可以运送漂浮装置和救生用品,如食物、水、绳索、救生衣、充气袋或救生圈。例如,一家名为UrbanDrones的公司开发的无人机可以运送自动充气的救生衣。

装备无人机执行救生任务的技术正在迅速崛起。即使是私人无人机也在搜索和救援方面发挥着巨大作用。Aerosociety的一篇文章报道的调查结果显示,民用无人机现在平均每周拯救一条生命。

要想了解无人机技术的下一步发展,可以考虑人工智能和机器学习的可能性。例如,YouTube上的这段视频展示了机器学习如何帮助无人机学习如何识别和导航障碍物以避免碰撞。我们可以想象在洞穴、矿井和隧道等难以导航的空间执行救援任务。

急救无人机

最近,IEEE Spectrum的一篇文章报道了一架配备急救设备的无人机与一辆救护车之间的竞赛故事。无人机赢了。这项技术旨在将救生医疗用品尽快送到病人手中。

举例来说,如果两个人在街上行走,其中一人突然倒地,就会出现这种情况。在这种情况下,一个可能危及生命的原因就是心脏骤停(SCA)。能否挽救受害者的生命取决于是否有自动体外除颤器(AED)或自动体外除颤器来重新启动心脏。虽然办公楼的急救柜中经常备有这种设备,但在任何街角都找不到。

文章报道说"据《传感器 》杂志描述无人机系统成功地到达了伊拉克北部一个繁忙城市的每一个假冒的测试病人,并且比救护车快90到120秒到达"。

毋庸置疑,我们仍然需要救护车和急救人员,但救生物资的到来可以在急救车行进途中为路人提供快速反应的能力。

无人机在农业中的应用

试想一下,在田间地头执行任务时,我们可以派出一架无人机,而不是一台重达数吨、耗油量巨大的机器。显然,并不是所有的农业应用都可以用无人机来代替,但在IoT 无人机可以完成任务的情况下,节省的时间和费用是相当可观的。用于施肥和病虫害管理的农作物喷洒是IoT 无人机在农业上的一个明显应用,但还有更多应用:

  • 播种:随着时间的推移,播种以及维持种子生长的养分很可能成为一种普遍的主流做法,因为无人机可以快速、精准地完成这项任务,并可将播种成本降低 85%。
  • 土壤分析技术评论》上的一篇文章指出,无人机可以在作物周期的早期提供洞察力,通过生成精确的三维地图,使农民能够规划种子播种模式以及施肥和灌溉。

有关作物监测和美国联邦航空局法规的更多信息,请参阅维基百科农业无人机页面

用于运送包裹、用品或货物的无人机

我们知道,亚马逊很快就会使用无人机运送包裹。Emerging Tech》最近的一篇文章报道了 CVS 和 UPS 之间的联盟,该联盟将使无人机能够运送药品。各种送货应用案例都在探索之中,随着这些应用进入市场,还需要获得监管部门的批准。据推测,一旦无人机递送包裹普及,披萨和其他快餐的递送也不会太远。

无人机可携带的最大重量是多少?显然,无人机的用途和运载的有效载荷各不相同。但根据《无人机技术星球》上的一篇文章,"专业无人机的平均运载能力为 20 至 220 千克",约合 44 至 485 磅。

军事行动中的无人机

无人机在军事行动中十分普遍,这可能是无人机最广为人知的使用案例。维基百科关于美军无人机的页面提供了一系列数据。例如,文章指出

  • 2005 年,为支持 "持久自由行动"和"伊拉克自由行动",仅战术和战区级无人驾驶飞机的飞行时数就超过了 100,000 小时。
  • 这些无人机系统的成本从几千美元到数千万美元不等,飞机重量从不到一磅到超过 40,000 磅不等。

监视显然是军事行动的一个关键用例。ZDNet 上的一篇文章介绍了可以从空中监视其他部队的微型无人机。

用于体育和娱乐的无人机

体育赛事和娱乐活动也是当今商用无人机最常见的用途之一,因为它们具有出色的航拍和摄像能力。需要注意的是,出于健康和安全考虑,美国联邦航空局对在体育赛事附近使用私人无人机有严格的规定

但如果不提 2017 年 Lady Gaga 中场秀中无人机的著名使用,我们这里的故事就不算完整。Tech Crunch的一篇文章对这一事件进行了精彩的描述,300 架无人机联网组成了美国国旗,全部由一人操作。

无人机赛车

无人机竞赛已成为一项流行的运动,如今你可以找到业余和半职业无人机操作员联盟。无人机竞赛 Wikepedia 页面对这项运动进行了精彩的介绍:

"FPV无人机竞赛(FPV是第一人称视角或第一人称视频的缩写)是一种运动类型,参赛者控制装有摄像头的 "无人机"(通常是小型无线电遥控飞机四旋飞行器),同时佩戴头戴式显示器,显示来自无人机的实时流媒体摄像头画面"。

FPV 非常有趣,因为它能让操作者将注意力集中在飞行模式上,就好像操作者在驾驶航空飞行器一样。维基百科页面解释道"FPV(第一人称视角)飞行意味着飞行员只能看到无人机看到的东西。这是通过安装在无人机机头上的摄像头进行实时流媒体拍摄来实现的"。

无人机案例研究和IoT 项目

Digi International 有许多客户在制造IoT 无人机,用于不同的用途。以下是两个 Digi 客户案例,介绍了在其产品中采用 Digi 解决方案的公司,这些产品服务于专业、商业和政府无人机市场。请注意,您可以在 Digi.com 的 "客户故事"选项卡上找到更多 Digi 案例研究。

Draganfly 创新公司

 

 

作为世界上历史最悠久的多旋翼无人直升机制造商,Draganfly Innovations对无人机创新技术产生了巨大的影响。当他们希望为自己的无人机配备先进的点对点通信技术以实现远程无线控制时,他们向 Digi International 求助。他们选择了Digi XBee-PRO 900HP,该产品通过未授权的 900 MHz 频段进行通信,非常适合需要远距离通信的应用。Sub-2 GHz 无线电设备受建筑物和树木等障碍物的影响较小。

Draganfly 无人机应用广泛,从军事行动到搜救、地理勘测和犯罪现场调查。您可以在 Digi.com 上阅读更多Draganfly 客户故事

飞眼

 

 

Flying Eye是一家总部位于法国的专业无人机制造商,其产品广泛应用于商业、工业、政府和军事领域。该公司向 Digi 寻求帮助,以增强其技术的附加功能。他们使用Digi XBee 802.15.4模块进行点对点连接,现场线路范围可达两英里。配备两个无线电频率链路的无人机将一个无线电专用于备用降落伞。在紧急情况下部署降落伞的目的是在无人机失去飞行能力时挽救无人机并防止对下方人员造成伤害。

飞眼 "无人机的使用范围很广,从消防到农业、建筑应用和娱乐。例如,在执法部门,他们的无人机可定位和识别人员,监控不断变化的情况以确定是否需要干预,并监控城市基础设施和道路,以确定紧急车辆的进出点。它们配备了热传感器和照明摄像机,以便执行夜间任务。您可以在 Digi.com 上阅读更多关于Flying Eye 的客户故事

更多IoT 无人机项目

除了这些商用无人机案例研究,您还可以在我们的项目库中看到一些私人IoT 无人机项目。

最近,Techapeek 的一篇文章对Digi XBee® IoT 无人机项目进行了报道,其中一位开发人员创建了一种名为 SwarmTouch 的手持装置,可同时操控多架无人机。
 

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