本文概述了低空经济和高速公路运营管理的现状，指出了传统高速公路运营管理方式面临的挑战以及无人机技术在该领域中应用的必要性和优势；介绍了综合性高速公路无人机平台的关键组成部分，包括无人机飞行控制系统、项目及航线管理系统、组织及设备管理系统和智能算法识别系统；探讨了无人机在高速公路运营管理中的多个应用场景；并对无人机技术在高速公路中的发展趋势进行了展望。
一、概述
1.1 低空经济发展现状
低空经济是以低空空域为依托，开展各种有人、无人驾驶航空器飞行的一种新兴经济形态，涵盖了从飞行器研发制造、低空飞行基础设施建设和运营到飞行服务保障等各个环节产业领域，具有十分显著的战略意义。低空经济能够拓展市场空间，孕育发展新动能，打造经济增长新引擎，对推动经济高质量发展、促进产业结构优化升级、提升国家竞争力具有重要作用。
近年来，随着政策的不断出台和技术的不断进步，低空经济在国内呈现出蓬勃发展的趋势。随着电动垂直起降飞行器、无人机等新型飞行器的不断涌现，低空经济的应用场景日益多元化，涵盖了物流运输、空中游览、应急救援、农业植保等领域。如今，无人机技术不断成熟，应用场景不断扩大，无人机产业已成为低空经济中不可或缺的重要一环，具有巨大的市场潜力和广阔的发展前景。
1.2 高速公路运营管理现状
随着高速公路车流量的剧增和车辆类型的日益多元化，高速公路运营管理面临着诸多困难。传统高速公路运营管理方式主要依赖人工巡检与监控设备，存在工作效率低、消耗成本高、范围不足等问题。特别是在恶劣天气、突发事件等情况下，传统的管理方式难以实现对交通事故的及时响应和有效处理。
1.3 无人机在高速公路领域中应用的必要性
无人机在高速公路运营管理中具有以下明显的优势。无人机可以在一定时间内快速到达目标区域，大幅提升巡检效率，降低人力成本和工作强度。无人机搭载高清相机等设备，可大幅提高巡检精度，对高速公路上的细节进行精准的捕捉和记录，更全面、准确地为管理部门提供信息支持。在恶劣天气条件下，无人驾驶飞机可代替人工开展巡检作业。当发生特殊情况时，无人机可快速抵达事故场地并实施空中侦察监控，为抢险救援提供坚实可靠的安全保障。
二、平台架构
高速公路无人机运营管理平台是一个集无人机控制、数据采集、数据处理、算法分析、信息展示与决策支持于一体的综合性平台。该平台通过高清摄像头、红外传感器等无人机搭载的设备，实现对高速公路进行更加全面的多方位实时监测，并将采集到的数据进行加工处理和分析，最终将处理结果以可视化的形式展示给管理人员，为决策提供有力支持。
2.1 无人机飞行控制系统
无人机飞行控制系统是平台的核心组件。飞行驾驶舱具有全面的飞行控制功能，包括飞行指令的发送、云台控制和高精度GIS航线控制，以确保无人机按照设置的航线安全稳定飞行。实时设备监控功能负责监测无人机的电量、位置、速度等实时状态信息，一旦出现特殊情况，会触发系统内置警报，以确保无人驾驶飞机及其装备正常运转。直播大屏看板提供了飞行任务实况直播功能，支持大屏展示，便于集中监控和指挥，使工作人员可以实时了解无人机当前的飞行状态和工作详情。
2.2 项目及航线管理系统
项目及航线管理系统在平台中负责项目管理、任务规划、航线规划等内容，帮助业务人员优化资源分配，合理制定飞行策略。项目管理功能支持创建、编辑、删除项目，以及按项目分配人员，确保资源的有效利用。任务规划功能支持单次、循环等多种类型的任务创建和调度，能够根据实际经营需要的高速公路，定制相对稳定可靠的飞行参数及飞行任务。航线规划功能支持多种智能规划模式，不仅可以提高飞行效率，还能保障无人机的飞行安全。媒体库负责存储和展示航线飞行中拍摄的图片及视频，为后续数据分析、决策提供有力支撑。
2.3 组织及设备管理系统
组织及设备管理系统在平台中负责组织架构调整和设备管理，组织架构管理功能支持多层级的部门设置和权限分配，还可实现无人机和机场设备的状态检测和维护保养。组织管理功能支持多层级的部门设置和权限分配，以确保组织高效运作。成员管理功能支持用户的添加、删除、修改、权限调整等操作，以确保系统的安全性和可控性。设备管理功能可实现无人机和机场设备的全面管理，支持设备的绑定、解绑、状态监控等操作，以保证设备正常运转和及时检修。
2.4 智能算法识别系统
智能算法识别系统是平台中负责数据处理和分析的关键部分。交通流量监测算法通过无人机巡航实时采集道路交通流量数据，能够自动分析交通流量的变化趋势，生成详细的交通报告，为管理者提供优化交通信号控制和道路规划的依据。违章行为检测算法利用无人机拍摄的高清图像，实时检测并识别违章行为，快速定位违章车辆并生成警报和报告。目标跟踪算法能够对特定目标进行持续跟踪，获取其移动轨迹、速度等信息。安全隐患识别算法通过无人机巡查高速公路沿线，识别边坡松动、排水沟拥堵、设施损毁等安全隐患，发现并及时上报安全隐患，以防止交通事故的发生。
三、应用场景
3.1 日常巡检与路面监测
无人机搭载高清相机、红外相机等设备，能够实现对高速公路多方位的监测管控，及时发现路面裂缝、坑槽、积水等相关问题，并对收集的资料进行加工分析。系统可以自动生成详细的巡视报告，包括问题的具体位置、类型、严重程度等信息，及时提供设施养护建议。与传统人工巡检方式相比，无人机巡检具备更高的效率和巡检精度，可以大大降低风险。同时，通过积累和分析无人机巡检数据，也能为高速公路的维修决策提供科学依据，推动高速公路养护管理任务的信息化、数字化、智能化、可视化。
3.2 桥梁与隧道结构安全监测
无人机能够对高速公路上的桥梁关键结构进行定期的安全监测。通过高清摄像机拍摄清晰画面，结合智能算法进行识别和解析，及时发现桥梁出现的裂缝、变形、锈蚀等安全隐患，并对桥梁的结构安全状态进行评估。无人机还可以飞抵桥梁的难以到达的部位，如桥墩、桥塔等，进行细致的检查，确保不遗漏潜在问题。一旦发现相关安全隐患，系统会及时发出预警并告知相关部门人员进行养护和维修，以防止桥梁事故的发生。通过桥梁安全监测，可以实现对桥梁的定期、全面、精准的检测，提高桥梁的养护水平和使用寿命，确保高速公路的安全畅通。
3.3 交通设施完好性检查
无人机能够对高速公路上的交通标志牌、隔离带、防护栏等辅助设施进行全面、细致的检查，通过相机捕捉高清图像，并采用智能算法进行分析识别，及时发现目标交通设施的损坏、遮挡或缺失，如标志牌的模糊、隔离带的破损、防护栏的变形等。一旦发现相关问题，系统会立即记录并通知相关部门进行维修或更换，保证交通设施完好有效。无人机自动巡检具备更高的效率和准确性，可有效节约人力和时间成本。无人机还可抵达人工难以到达的高速公路区域，实现对交通设施的多方位、全角度自动巡检，确保不遗漏关键潜在问题。
3.4 应急响应与快速救援
无人机作为空中监控救援的高效工具，能够在应急情况下迅速响应，实时为高速公路管理部门提供现场信息和数据保障。无人机可以快速抓拍事故现场图片来评估事故的严重程度，为救援人员提供精准现场详情，协助制定更加安全、可靠的救援方案。同时，无人机还可以用于搜寻被困人员、监测火源或危险源，以及为救援队伍提供空中指引和支持。在紧急情况下，无人机的快速部署和高效作业能够显著缩短响应时间，提高救援效率，减少人员伤亡和相关财产损失。
3.5 交通流量监测与疏导指挥
无人机能够对高速公路的交通流量进行监测。通过无人机的高空视角，可以捕捉到更广阔的交通画面，实时统计车辆数量、车速、车流密度等关键指标，并将数据传送到后台系统进行分析加工。系统可凭借实时交通流量智能判断交通状况，及时发现交通拥堵点及潜在拥堵的风险，并将预警信号发送给交通管理部门。在高峰期或特殊情况下，无人机可快速识别交通拥堵的位置，并将信息传回指挥中心，通过搭载喊话器等设备，远程指挥交通疏导工作，确保道路畅通无阻。基于无人机监测的数据，交通管理部门可以迅速制定交通疏导及指挥方案，调整车道分配、优化信号灯控制、发布路况信息，有效引导车辆流动和缓解交通压力，提升高速公路整体通行能力。
3.6 周边环境监测与生态保护
无人机携带多光谱摄像机、环境监测感应器等装备，能够对高速公路周边的环境进行全面、细致的监测，通过高清图像和实时数据，可以及时发现并评估周边环境的生态状况，包括植被覆盖、水质状况、空气质量等关键指标。无人机还可以飞抵难以到达的区域，如陡峭山坡、湿地等，进行更加详尽的环境调查。基于无人机监测的数据，高速公路管理部门可以制定更加精准的生态保护措施，如植被恢复、水土保持、污染防控等，确保高速公路的运营不对周边环境造成负面影响。同时，无人机还可以监测野生动物活动情况，为规划建设生态廊道提供科学依据，有助于评估高速公路建设对周遭生态环境的真实影响，并采取必要的保护措施，实现绿色可持续发展。
3.7 数字化养护档案
通过无人机巡检采集、生成、分析的目标数据，可以建立高速公路的数字化养护档案。这些档案详细记录了高速公路各部位的状态、维修历史等信息，可为养护决策提供重要参考。基于数字化养护档案和智能算法预测分析的结果，可以优化养护资源的配置方案，例如，根据路面损坏程度和交通流量情况合理安排维修计划和预算。采用智能算法，综合分析监测数据、历史维修记录、交通流量变化等多种因素，可以为管理部门提供更加精准、有效的保养建议，帮助增强养护工作的针对性和实效性，降低高速公路养护成本，并提升高速公路服务等级和使用年限。
四、结束语
在低空经济浪潮的推动下，无人机在高速公路运营管理中的应用展现出了巨大的潜力和广阔的前景。无人机技术具有灵活高效、覆盖范围广、成本相对较低等优势，通过构建综合性的无人机运营管理平台，可实现全方位的高速公路实时监控，极大提高巡检效率、精度和应急响应能力。(作者：胡淼，胡永梁，王路，刘泓皓)
