随着社会的发展与科技的进步，特别是无人机技术更加成熟与制造、使用成本的降低，无人机正在越来越多进入到各行各业的生产、监管与指挥调度等环节，并发挥越来越重要的作用。

无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）是一种先进的无人驾驶自行飞行器。无人机巡检系统是一个复杂的集航空、电力、电子、气象、遥测遥感、通信、地理信息（GIS）、图像识别、信息处理的一体系统，涉及飞行控制技术、机体稳定控制技术、数据链通讯技术、现代导航技术、机载遥测遥感技术、快速对焦摄像技术以及故障诊断等多个高尖技术领域。现代无人机具备高空、远距离、快速、自行作业的能力，可以穿越高山、河流对输电线路完成快速地巡线、测绘、预警、监控、监测等工作。无人化、智能化、网络化是无人机技术发展和深度应用的大势所趋，而无线专网搭建是无人机大规模网络化应用的基础和前提，本文正是新竹科技以无人机典型应用场景为例而推出的无人机联网的解决方案。

一、什么是无人机?

本文所指的无人机主要是指无人飞机，按飞行平台构型分类，无人机可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。目前应用最为广泛的主要是旋翼无人机和固定翼无人机。

旋翼无人机主流是四旋翼无人机，也有多旋翼无人机。小型无人机由于续航能力、飞行环境等局限在行业应用中较少，在行业用户使用中多为中大型四旋翼或多旋翼无人机，典型如大疆M300等。旋翼无人机飞行速度相对较低、续航较短，但可以实现悬停、跟拍、固定线路巡航等多种功能，是目前行业应用做多的机型之一。

固定翼无人机外形各异，多为根据实际工作场景要求设计的专用无人机，一般具备飞行距离远、航速高等特点，适合巡航线路较长、区域面积较大、高速高空拍摄等场合。

二、无人机应用的行业与联网需求

无人机在很多行业都可发挥重要的作用，包括但不限于以下行业：

1）能源行业：电力线巡检、电网巡检、电站巡检（水电站、光伏电站、风电站等）、石油管道巡检、智慧矿山监控与指挥等。

2）安保巡逻：边境巡逻、海岸线巡逻、高速路巡逻、交警执法、活动安保等。

3）环境治理：河湖长巡检、水源地保护、河道堤坝防护、污染源监控等。

4）应急指挥：消防救火、地震救灾、防汛救灾、森林防火等。

5）其他应用：军用侦查与打击、三维实景与测量测绘、国土监测与规划、林业调查、农业植保等。

随着无人机日益在各行各业的普及和应用，日常化的应用正越来越多。以往靠人工的场景因无人机的加入，正发生着深刻的改变。比如：电力线巡检工作，传统按人工巡线方式，只能通过目测、望远镜、红外测温等手段来发现安全隐患，工作人员需要到每根杆塔下方驻足仔细观察，碰到穿越农田和灌木行进速度会大大降低，遇上湖泊、河流还得绕道，供电区域内平均下来每天巡视数十座基杆塔就是极限。而巡线人员运用无人机巡检，工作效率可以提升2倍甚至3倍。但这依然是定期巡线的思维，如果要按需实时巡线，这种无人机配“飞手”的模式还是无法满足的。

再比如，边境巡逻与水源地保护等场景，仅仅依靠每天一飞而过的无人机巡检方式是无法满足实时监控需求的。无人机续航有限，可以通过搭建无人机机场\机巢的方式来解决无人机的充电或者换电问题；无人机虽然一飞而过，却可以通过增加无人机数量或飞行航次来增加覆盖时间段，进而实现准实时；但是，如果网络没有搭建起来，或者网络不可靠，无人机实时的数据、视频将无法实时传回指挥中心，那么无人机的使用效果会大打折扣。

无人机的联网问题正困扰着政企用户，本文将结合新竹科技的无线技术与专业系统，以石油行业管道巡线和电力行业电力线巡检为例，给出无人机专网组建的****组网解决方案。

三、无人机联网无线技术与产品

目前，新竹科技有多种无线网络技术的产品可用于不同场景的无人机的联网需求：

1.  无线城域网WMAN技术：采用iMAX-8000AI系列5G iMAX无线专网系统。该系列产品体积小、低功耗、高带宽并支持5G宽频，单基站视距条件下移动通信传输距离可达1-3公里，多基站组网可满足几十平方公里内大规模无人机组网的需求。iMAX大容量接入能力、智能无线组网技术、平滑漫游功能等可轻松满足固定区域或线路无人机的专网组网需求。该系列产品支持点对点、点对多点、无中心网状网MESH、热备环网等多种组网结构，对于高可靠性作业无人机专网组建尤其适用。

2.  无线局域网WiFi技术：对于民用级大规模无人机组网，如果无人机已经装载了WiFi联网终端，可考虑使用百米级的特种无线WiFi基站系统。iSAP-2450系列产品是基于IEEE802.11a/b/g/n标准的大功率、高带宽、高性能的2.4G与5.8Ghz电信级无线WIFI基站，采用分体式结构，组网结构支持大规模点对多点PTMP联网，短距离数量较多的民用无人机联网非常合适。

3.  无线广域网4G网关：采用新竹iMAX-4GW300系列双模网关系统。支持iMAX无线城域网与4G LTE双模无线网关，利用无线专网技术获得高带宽、高可靠性、高容量的同时，又支持电信运营商公网的4G LTE网络接入，既可以在现场通过无线城域网对无人机进行控制，又可以通过4G通过互联网远程查看无人机的运行状态。更主要的是，该系统支持“SD-CX云交换+硬件VPN”虚拟专网的组建，适合为中大型无人机提供远程、安全、可靠地与指挥中心联网方案。

4.  低频MESH专网系统：采用新竹MobileBridge无线MESH动中通系统，其中，无人机无线终端Flybird1400是专门为无人机搭载而定制的。该系统典型工作频率为1.4GHz，更低频率可定制（如：580MHz）。由于采用无中心网状网技术，加之低频的长距离传输优势（无人机飞控：最远传输距离50公里，无人机高清视频：典型传输距离20-30公里），用于行业巡线无人机超远距离通信专网建设非常合适。

没有完美的技术，只有合适的方案。以上几种无线技术各有优缺点，但都有其合适的行业应用场景，并且都需要根据用户的使用需要进行方案的定制，甚至产品的定制改装。新竹科技核心能力之一就是深入而精准把握用户的实际需求，帮助用户定制最合适的解决方案，并提供无忧的售后服务。

四、无人机巡检无线专网解决方案

1、石油管线巡检无线专网解决方案

石油行业有大量输油输气管线，它们埋地时间长、跨越距离远，定期进行检查尤为重要。以长途输油管线管理为例，需要通过巡检来预防人为施工和自然灾害等对管道构成的威胁，更要防止打孔偷盗违法犯罪行为，所以，管道的安全生产必须定期进行巡检，如果可以每天实时\准实时巡线，那会更加实用。

无人机巡检管道一般应用场景是沙漠戈壁、山区盆地、工业和人口密集区、高原丘陵、林地和农耕区等偏僻区域。这些区域电信运营商建设的4G\5G无线基站往往较少，存在大量盲区。而且，如果采用4G\5G传输高清视频，后期会产生大量的流量包。以大疆M300为例，单路视频8小时流量达到惊人的350Gbps，单月使用成本数千甚至数万元，而且还可能因为公网的“潮汐现象”而时常不可用。建设无人机无线专用网络是长时间使用无人机巡线用户的必然选择。

采用新竹科技iMAX无线城域网专网系统（特别是小型化iMAX-8000AI系统）解决无人机机巢、基站甚至无人机专网联网是非常合适的。iMAX无线通信系统是“专网”通信系统，无需借助典型运营商设施即可独立组网。其设计的目标就是构建无线城市，解决室外环境超远距离网络互联，所以在无人机的专网建设领域大有用武之地。iMAX无线通信系统支持VLAN、桥接、路由、防火墙等城域网组网的技术，并且可以与光纤网络完美融合。iMAX无线城域网系统作为组网骨干网的有iMAX-6000系列，作为小型机器人或无人机边缘接入网使用的是iMAX-8000AI系列。

* 通信距离：针对固定点（如泵站、阀室、无人机机巢等），视距条件下，即使是最小型集成天线iMAX-8000AI客户端系统，并且在点对多点模式下，iMAX-8000AI系列产品也可以轻松实现半径10公里乃至50公里的覆盖需求。针对无人机、车载机巢移动点，点对多点模式下也可以实现3-5公里通信需求。

* 传输带宽：iMAX-8000AI是300Mbps\600Mbps接入网通信系统，并且可按需带宽叠加和扩展，获得更大的带宽和容量。

* 多业务特性：iMAX-8000AI系统可以与城域骨干网络融合设计，并且完全支持数据、视频和语音等多种媒体信息混合传输，丰富的网络特性RSTP、VLAN、VPN、QoS、软件防火墙、动态路由协议等，保证了用户不同业务的“多网合一”。其宽频特性和高带宽、高性能保证了它承载高带宽业务尤其是无人机高清视频传输的能力。由于其良好的品质和强大的通信稳定性，保证了它在AGV、机器人、无人机等无人智能化场景应用效果。

iMAX无线通信系统是真正为构架无线城域网而设计生产的无线专网系统，其可靠性、稳定性深受用户好评，iMAX-8000AI解决无人机专网联网堪称最合适的通信手段之一。

如果无人机通信距离非常远，基站到无人机的距离要达到20公里甚至30公里以上，可以将iMAX无线城域网系统与无人机专用的MobileBridge低频无线1.4G MESH动中通系统混合组网，即iMAX无线城域网系统解决基站与基站、基站到指挥中心联网，MobileBridge低频无线MESH系统解决无人机到基站的动中通需求。

如果无人机数量非常少，即带宽需求较少，并且满足全链路的无线系统需求也较少，更可以只选用MobileBridge低频无线MESH系统采用“无中心网状网”模式直接解决基站间联网。

典型油气管线无人机无线专网组网示意图：

    具体无线专网方案如何定制，还需对实际需求做深入分析，甚至实地勘察和电测才能设计最合理的方案，如有方案定制需求，可与新竹科技联系沟通。

2、电力线巡检无线专网解决方案

旋翼无人机系统用于电力线检查、输电塔检查、变电站和冷却塔检查等有众多场景。装备热成像传感器和视频摄像机的电力专用无人机，可以对电力线的巡检进行更深入和全面的评估。无人机能够快速绘制出一个区域，并穿过电力线，同时避开塔楼和其他潜在的危险。由于无人机敏捷，小巧，轻便，可以配合无人机机场或机巢，实现大面积、大规模的部署。而且，无人机不但可以减少让工作人员置身危险之中的危险工作频次，还具有许多好处：提高安全性、减少停机时间、可靠数据输出、提高运营效率等。

通过3D测绘系统，无人机可以通过确定最有效的飞行路线。它们可以在区域之间飞行一个完整的电路，并完成复杂的数据收集，包括摄影、激光和红外扫描。记录数据后，数据专家或者操作人员通过查看数据来识别任何潜在的问题。典型无人机电力线巡检收集的数据和资料：

*  杆塔：爬杆，其他变形悬挂异物，螺栓缺失、松脱塔材锈蚀。

*  绝缘子：绝缘子严重倾斜严重污秽，伞裙破损、伞裙破损、自爆铁帽裂纹锁紧销缺损，绝缘子温升异常。

*  地线、导线、引流线：断线异物缠绕、悬挂舞动、风偏过大；散股、断股放电烧伤覆冰、锈蚀，导线温升异常。

*  线路金具：间隔棒离位、防震锤跑位、脱落阻尼线变形、线夹断裂，间隔棒变形；金具螺栓松动，销钉锈蚀，联板、连接环等金具裂纹。

*  通道及其他：通道巡检，防鸟、防雷设施等附属装置破损、缺失违章施工、违章建筑；附属装置的引线、螺栓松脱；线路附近火灾隐患。

热成像和激光雷达可用于帮助检查和监控电力线和塔架的走廊。与地面检测相比，可以获得更高分辨率的目视检测数据。塔架在检查期间可保持功能，无需停机影响运行。无人机可以收集所需的数据，以提前识别和降低配电风险；通过无人机配合后台AI自动化检查系统，可大大减少巡检的工时和成本。

市区的电力线巡检联网可以基于电信运营商的4G\5G资源，但考虑到后期高昂的流量包资费与安全性要求，组建无线专网可以很好满足此类需求。对于广大的乡村，特别是高山、水域、森林等人迹罕至的偏僻场景，电信运营商4G\5G公网可能时常没有信号，所以，组建高可靠性、高安全性、高可用性的无线专网方案才是****。

具体到电力无人机（含机巢）的联网，新竹科技iMAX无线城域网专网系统与无人机专用的MobileBridge无线MESH动中通系统都可能使用到，主要看使用场景、通信距离、无人机数量和无人机载荷需求等实际需求。

典型的电力线巡检无人机专网组建应用示意图如下：

新竹科技的解决方案特点：

1）、多基站大联网：多基站大联网结构可以满足绵延数百公里的电力线沿线大规模无人机应用的联网需求，可以实现多台无人机与电力指挥监控中心实时联网。

2）、真正无人化：通过与无人机机场\机巢综合设计部署，无人机有了摆脱飞手与操作车牵绊的可能，实现真正意义的无人化。通过iMAX无线专网系统，机巢的联网也可以实现，实时获得机巢本身的运行数据对于机巢的管理运维也具备重要作用。

3）、实时指挥调度：无人机飞手采集数据后再通过发送录像的方式给指挥中心研判，不但耽误时间，还延误处理潜在问题的时间。实时化调度处理问题，甚至直接调用无人机到现场处理问题（如：喷火焚烧或剪断挂线杂物），将使无人机系统更实用，进一步提高工作效率，防止事故发生。

 

五、无人机联网无线产品定制化需求

基于多年智能化行业方案设计与无人机项目实施经验，新竹科技总结了无人机联网通信设备必要的几点共性：

1）、小型化：新竹科技无人机无线设备都具备体积小、重量轻的特点，便于在无人机上安装，MobileBridge无线Flybird1400无人机客户端设备尺寸仅有一部手机大小，连接了标准天线设备重量不到0.5千克。

2）、低功耗：移动无人机大都采用锂电池供电，新竹科技无人机用无线设备都有低功耗特性，iMAX-8000AI无人机侧设备功耗小于为12W。

3）、高可靠性：新竹的无线设备从设计、生产等环节着重考虑了其安全性和可靠性，采用专有的无线通信技术及硬件架构，通信质量得到较好的保证。

4）、机动性强：新竹科技无人机无线通信系统，均可随时随地的临时架设，可采用诸如三脚架、定制壁装支架等方式固定，以便覆盖智能无人机的活动区域。再结合新竹的锂电主机，完美解决供电问题。

5）、定制化服务：不同的无人机有不同的应用场景，通信距离、带宽容量、非视距、天线等要求并不相同，新竹科技会根据用户的需求推荐甚至定制最合适的产品，并进一步定制最合适的解决方案。

需要了解智能无人机无线通讯设备更多的技术要点，或是定制智能无人机不同行业、不同场景下的专网建设解决方案，欢迎致电新竹科技垂询。