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摘要：作为国家经济支柱的高速公路行业，近年已经实现了迅猛发展，极大地提升了车辆通行效率。而随着高速公路的持续建设、完善及日趋饱和，强化运营管理变得尤为关键。要想提升高速公路管理水平，不仅要求确保道路安全流畅，同时也需要在降低成本的同时提高效率，进而实现高速公路行业的高质量可持续发展。本文主要分析了高速公路行业的发展现状，提出了高速公路管理中无人机智能巡检与应急系统的应用优势，探讨该系统在高速公路管理中的具体应用及实践情况，以期最大化地提升高速公路管理信息化水平，为公路运行维护提供更多支持。

关键词：高速公路；无人机智能巡检与应急系统；无人机应用

一、引言

随着社会经济快速发展，科技迅猛进步，如何有效提升高速公路的科学管理水平及养护效率，同时提高运营管理的智能化服务水平，成为该行业近年来持续探讨的内容。通过运用无人机智能巡检与应急系统，可以有效采集分析高速公路日常巡查数据，支持紧急救援等应用，从而不断提升高速公路管理的智能化水平，保障公路运行高效安全。

二、高速公路行业发展现状

1、资金需求大、维护成本高

随着高速公路网的不断扩展及交通密度增加，公路建设维护对资金的需求持续上升[1]。高速公路虽然通过收费制度回收一部分成本，但由于车辆通行增多导致路面损耗严重，再加上不可预见的自然及人为因素频发，使得维护成本逐年攀升。此外，为确保公路系统的稳定运行，路段业主需要投入大量人力进行常规巡查和必要的修补作业，进一步加重了财政负担。

2、安全隐患与事故频发

高速公路因其快速通行特性吸引了大量车辆，但同时也带来了不少安全挑战。由于驾驶行为不统一，如果司机出现超速行驶、疲劳驾驶或超载情况，则会导致高速公路事故频发，不仅增加交通事故风险，还会加剧交通堵塞[2]。尤其是在节假日或高峰时段，安全隐患更为突出，严重威胁着行车安全，也对高速公路的管理效率构成挑战。

3、运营管理成本过高

我国高速公路行业目前面临着运营管理成本过高的挑战，主要由以下几个因素造成：行业企业的公司化程度不足，导致管理体制较为落后，缺乏效率；管理层缺乏足够的经验和专业知识，难以应对复杂多变的运营情况[3]；科技投入不足，尚未广泛应用现代信息技术和自动化工具来降低人力成本、提升运营效率。这些问题共同推高了管理成本，增加了运营难度，对高速公路的持续发展造成不利影响。

三、无人机智能巡检与应急系统在高速公路管理中的应用优势

无人机智能巡检与应急系统在高速公路管理中的应用带来了显著优势，能极大地提升高速公路综合管理水平[4]。首先，无人机能够迅速到达事故现场，进行空中勘察，快速评估情况并及时传输关键信息回救援指挥中心。此外还能携带医疗物资或其他紧急救援装备直接送达事故或灾害现场，为救援人员提供必要的支援，显著缩短救援时间，救助效果更加直接有效。其次，随着高速公路服务区开始整合eVTOL及无人机起降设施，高速公路的功能不仅限于传统的车辆通行，正在逐步转变为能够支持低空交通的综合交通节点。此种创新不仅增加了高速公路节点的运输和物流能力，也能为通行车辆提供更多便利，进一步拓展高速公路的服务范围。再次，无人机在日常巡检中，通过自动化、智能化检查流程，能有效提高巡检效率。无人机可以覆盖广泛的区域，对高速公路的桥梁、路面、隧道等关键基础设施进行常规检查，及时发现并报告潜在的安全隐患，进而减少对人力的依赖，也提高问题诊断精准性，从而提升整体的运营管理水平。最后，无人机在维护高速公路通信系统中也显示出独特优势，在遇到通信塔受损或其他影响通信的情况时，无人机可以快速部署，恢复或建立临时的通信链路，保证信息流持续性，进一步提升高速公路管理的信息化水平。

四、无人机智能巡检与应急系统在高速公路管理中的具体应用措施

1、无人机智能巡检与应急系统应用的体系化建设

开发基础高速公路低空管控及服务平台，整合设备选择、任务安排、数据分析及应用服务等多个关键环节[5]，为高速公路业务系统提供无人机能力与服务，体系化构建高速公路应用场景，场景包括：

应急管理和调度：在交通事故、塌方灾害等应急事件时，可快速指派最近的无人机飞往现场，通过无人机直播实时了解事件原因、监控事件处理进度。同时，通过无人机运行应急物资、开展人员搜救、喊话疏导等，提高应急处置效率。

桥梁巡检：通过无人机自动巡查桥梁的桥面、桥墩、附属设施等，并按需远程调整无人机拍摄角度、图片分辨率等，快速获取高清影像，并结合AI技术识别桥梁裂缝、腐蚀、变形等问题。

边坡巡检：通过规划巡检航线，由无人机自动巡检边坡，降低人工巡检危险性。同时，无人机搭载倾斜摄影机、激光雷达等积累长期观测数据，通过三维重建技术生成实景模型，并结合AI技术识别变形边坡，预防滑坡、塌方灾害。

隧道巡检：通过无人机检查隧道上方水槽、隧道口边坡有无开裂、滑坡、落石等隐患，快速发现问题。同时，隧道突发火灾时，无人机可以快速飞往现场勘查，并运载灭火剂扑灭火势。

路段养护巡检：无人机负责巡视道路表面、路肩及相关设施，收集高清视频和图像并经过AI技术处理，以识别路面裂缝、坑洼等问题，为道路维护工作提供准确的数据支持。

监控巡查：无人机在日常及重要节假日对指定路段进行自动巡查，路段监控中心可实时接收无人机直播的视频，全面监视路况。此外，AI技术帮助自动识别交通事故和拥堵现象，实时报警，使问题能够被及时发现并处理。

路政巡查：在事故多发区域或容易堵车的路段设置无人机监控点，用于捕捉交通事故和违规行为，支持路政执法。无人机采集的图像和数据实时传送回无人机平台，供事后分析和总结使用。

2、无人机智能巡检与应急系统应用的规范化管理

在高速公路管理中，为了提高无人机智能巡检与应急系统的应用效率，必须加强规范化管理措施。对此，应建立一套明确的无人机航线规范，编制精细化航线，明确审批流程，创建清晰的空中交通网络，确保无人机在执行任务如巡检和应急响应时的飞行安全。对当前高速公路运行情况进行全面调研，制订适合低空交通发展的行业规划及管理法规，为无人机运行提供法律及政策支持[6]。同时建立跨区域的低空交通协调机制，促进不同地区间的高效协同管理。注重改善管理空域申请流程，通过军民合作优化空域使用机制，简化飞行审批程序，提高飞行服务效率，确保无人机在全域低空有序运行。

3、促进无人机智能巡检与应急系统在高速公路管理中的标准化应用

行业内部需要协同合作，整合低空交通产业资源，加强行业内各级企业之间的交流合作，制定统一的无人机接入和操作标准，确保各参与方在同一框架下工作，促进技术共享与创新[7]。另外，要建立一套主数据标准，保证在多个系统间共享的数据保持一致性，增强数据的整合性，为高速公路无人机巡检提供可靠支持，确保数据驱动的决策过程更加准确高效。

五、无人机智能巡检与应急系统在高速公路管理中的应用实践

1、系统架构

无人机智能巡检与应急系统整体架构包括基础支撑层、感知层、无人机能力层、应用层。系统架构如下图1所示：

感知层：包括无人机、机场和负载设备，通过无人机智能巡检与应急系统接入这些设备，实现控制无人机作业，并获取无人机采集的数据。

基础支撑层：通过数据中心提供基础的计算、存储、网络等资源；通过高精度数字地图提供全景航线规划和无人机监控所需的高精度地图服务；通过流媒体服务提供实时无人机视频传输和直播服务；通过AI能力中台赋予无人机数据自动化分析能力，实现交通事件、车流拥堵、病害识别等AI分析服务。

无人机能力层：通过构建无人机智能巡检与应急系统，为高速公路的各种业务系统提供航线管理、作业管理、无人机监测、无人机直播、远程控制、设备管控、限飞区管理、气象数据管理等服务。

应用层：高速公路业务系统可调用无人机智能巡检与应急系统的能力来开展无人机应用，包括应急救援、路段监控、养护巡检、路政巡查等。

2、业务系统融合

无人机智能巡检与应急系统与业务系统进行融合，能够实现高速公路无人机应用，为业务赋能。

应急系统：高速公路应急系统基于无人机智能巡检与应急系统提供的无人机能力，在应急场景下可以直接调度无人机，实时显示无人机位置、设备状态、直播视频及历史轨迹等信息，远程监控现场应急处置情况。

监控系统：监控系统与无人机智能巡检与应急系统实现视频直播功能的对接，使高速公路监控中心能够实时查看无人机的直播画面。

养护系统：通过与养护系统整合应用，实现无人机飞行路线规划与设备管理，通过无人机自动巡查路段，为养护平台提供数据支持。

路政系统：路政系统现可接入无人机路政巡查的视频与图像数据，提高路政服务质量。

3、应用成效

通过无人机智能巡检与应急系统支持，高速公路无人机应用变得更简单、安全且系统化，能极大地提升高速公路的运营管理效率。

（1）全面规范化无人机应用

通过无人机智能巡检与应急系统实现无人机统一管控，对设备型号、飞行许可申请、限飞空域、无人机操作规范、飞手资质、安全保险以及应急预案等关键要素进行全面监管，及时发现潜在风险并规范整改，确保路段所有无人机应用遵循国家政策和法规。

（2）提升资源利用率

通过无人机智能巡检与应急系统实时掌握全路段无人机的分布位置、飞行路线、作业状态、应用场景等信息，使路段业主能够全面掌握无人机资源利用情况，灵活根据路段应急使用需求高效调配无人机，实现无人机的资源利用最大化。

（3）提升司乘通行体验

促进无人机应用到高速公路的“建管养运服”业务中，通过无人机的“自动飞行+自动回传+自动分析+自动报警推送”，实现节假日保畅、边坡无人化巡检、桥梁无人化巡检等任务，增强高速公路管理服务水平，降低人力物力成本。

六、结语

综上可知，通过体系化建设、规范化管理和标准化应用管理措施实施，能够逐步建设完善的能够即时响应、动态调度，并且提供个性化服务的综合空中交通服务系统，从而简化日常管理中的复杂技术难题，使无人机成为高速公路行业的常用工具。未来，相关部门应进一步加强对无人机智能巡检与应急系统的应用研究，将其与高速公路管理相融合，并不断扩展应用场景，为公路管理提供更多支持。

参考文献

[1]倪羽. 浅析无人机在山区高速公路交通管理中的应用[J]. 道路交通管理， 2023， （03）： 54-57.

[2]林映波. 高速公路无人机应用探索[J]. 中国交通信息化， 2022， （S1）： 456-457.

[3]祁宇超， 李全林， 孙梅. 无人机管理技术在公路建设的应用探讨[J]. 福建交通科技， 2022， （01）： 93-97.

[4]吴勤峰. 无人机自动巡航系统在高速公路管理中的应用[J]. 海峡科学， 2021， （11）： 89-92.

[5]马文安， 李雍友， 孙辉， 陈孝强， 谢灿荣. 无人机技术在公路工程建设管理中的应用[J]. 公路， 2021， 66 （05）： 213-217.

[6]石浩. 无人机在公路应急抢险及桥梁日常巡检中的应用[J]. 甘肃科技纵横， 2020， 49 （04）： 61-63+88.

[7]徐希. 无人机自动巡航系统的研究与实现[D]. 湖北工业大学， 2018.