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安全宜人城市的公共和社會基礎設施 日立無人機平臺為城市發展做出貢獻

2019-09-27 11:45 性質:翻譯 作者:Bill 來源:日立公司
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由于人口老齡化和出生率下降導致工人短缺成為迫在眉睫的社會挑戰,使用無人機為人類行動提供后援和支持的趨勢日益增加。本文介紹了日立如何使用無人機的示例,同...

由于人口老齡化和出生率下降導致工人短缺成為迫在眉睫的社會挑戰,使用無人機為人類行動提供后援和支持的趨勢日益增加。本文介紹了日立如何使用無人機的示例,同時描述了日立與工業界,學術界和政府合作的工作。

在城市化進程加快的發達國家,由于人口老齡化和出生率下降,城市發展面臨日益嚴峻的社會挑戰,例如基礎設施惡化和工人短缺。預計利用小型無人駕駛飛機(“無人機”)將提供克服這些挑戰的有效手段;工業界,學術界和政府正在開發技術,以實現無人機的社會實施;立法也正在迅速提出。這是實現“超級智慧社會”的努力之一,這是日本政府“社會5.0”愿景的目標。

在這種背景下,日立制作所的物聯網業務促進部于2017年4月啟動了“無人機業務項目”,并開始為利用無人機的企業開發創意。由日立集團開發的基于無人機的解決方案得到了整合,以構建日立無人機平臺。

與此同時,日立公司還負責日本無人系統交通和無線電管理聯盟(JUTM)的秘書業務,以便對無人機的社會實施和要求有更深入的了解。該財團由促進工程研究基金會成立,該基金會是一個執行組織,支持各種政策的實施并促進商業化。

圖為:Hitachi無人機平臺和解決方案概述

2.城市發展面臨的挑戰

據日本媒體近年來報道,戰后繁榮時期建造的橋梁和隧道等基礎設施正在迅速惡化。

由于東日本大地震和定于2020年舉行的國際體育賽事的體育館建設之后,重建工作的需求很大,因此日本的土木工程和建筑領域也面臨勞動力短缺的問題。

農業領域,需要通過使用機械的進一步工作自動化和信息通信技術(ICT)的發展來提高效率。

在日本的物流業務中,卡車運輸中的勞動力短缺正變得更加嚴重。特別是,有必要在日本偏遠的島嶼之間重建物流網絡,并向農村地區的消費者提供所需的商品,這些消費者對購物設施的訪問有限。

可以看出,在城市發展的許多領域中,勞動力短缺是一個重大挑戰,通過利用無人機提高工作效率有望克服這一挑戰。日立無人機平臺正在為廣泛的領域開發,其目標不僅是用無人機代替人工操作,而且還要在客戶的整個操作和價值鏈中創造新的價值。

3.日立無人機平臺為城市發展做出貢獻

3.1基礎設施檢查

2016年9月,日立系統有限公司開始提供“無人機集成中心”服務,該服務利用無人機飛行和圖像捕獲,捕獲圖像的處理和分析以及公共云。一站式服務涵蓋了從無人機準備,操作到數據管理的所有內容,并且可以為沒有無人機知識的客戶提供。(請參見圖2)。

例如,無人駕駛飛機已開始用于高處的基礎設施檢查工作,而以前這是人工執行的。在這種情況下,事先制定詳細計劃以查明使用無人機對檢查工作是否更有效非常重要。具體地,需要對無人機的現有檢查手冊進行修改,并根據裂縫,生銹等檢查目標來選擇無人機的型號和攝像機。為了識別具有目標尺寸的裂縫,需要創建一個深入的計劃以提供信息,例如要捕獲的圖像數量,無人機到對象的距離,相機的百萬像素等等。

此外,“ 3D分類帳管理系統”可以用作識別捕獲圖像的位置的簡便方法,而“實時傳輸系統”可以用于使用戶可以實時查看捕獲的圖像。不同的位置。此外,“ 3D分類帳管理”還可以用于自動生成檢查報告,這比常規的手動工作效率更高。

下一步,日立的目標是利用人工智能(AI)和深度學習來自動識別裂縫和生銹,然后提供可以預測基礎設施惡化的解決方案。

圖為:無人機集成服務概述

3.2測量(i-Construction等)

在土木工程測量領域,日本國土交通省(MLIT)目前正在推廣“ i-Construction * 1 ”,該項目旨在通過利用ICT提高建筑工地的效率。具體而言,自2016年4月起,需要預算在3億日元以上的建筑項目來創建3D模型,以使用無人機顯示建筑工地的地形。MLIT計劃建議使用3D數據對所有施工過程進行綜合管理。但是,創建勘測結果的3D表示形式需要對大量航空照片進行組合和分析。因此,由于一架無人機的飛行時間約為30分鐘,因此必須制定航線計劃以確保有效運行。

日立系統公司的“無人機集成管理服務”在云上執行高速3D數據處理,還可以通過“多重傳輸”將大量數據高速傳輸到云中。這些技術將實現有效的3D數據創建從未來一次無人機飛行中捕獲的圖像中。

此外,日立解決方案有限公司提供了“庫存測量和管理系統”。該系統可以處理無人機從沙子或礦物挖掘現場捕獲的圖像,從而創建3D模型,以有效地計算原材料量。以同樣的方式,日立還開發了用于測量建筑機械在施工過程中挖掘的土石料量的解決方案。

3.3作物生長分析

日立解決方案正在開發基于“日立解決方案地理空間物聯網平臺”的無人機解決方案。人們對農業領域的使用提出了特別高的期望,其中來自各種傳感器的信息與空間信息相關聯以監控農作物的生長(見圖3)。 )。

例如,通過使用“田土管理系統”,可以將廣泛的信息與地圖關聯起來,并進行管理,以準確,快速地評估每個農民的數據,例如耕種系統,產量等。這使農民能夠根據當前情況制定具體的農業計劃。“基于云的種植管理服務”使農民可以使用Internet直接注冊,瀏覽或搜索生產歷史記錄,打印分類帳單,模擬農藥的使用以及查看農藥信息。這支持了農民根據適當的農用化學品指令標準生產安全可靠的食品的努力。這種增長管理涵蓋在運營技術(OT)領域中,而諸如實地圖,生產歷史,而天氣數據則屬于IT領域。這些被實現為日立的物聯網(IoT)平臺Lumada的解決方案之一。

圖為;Hitachi Solutions Geospatial IoT平臺

3.4物流與災難響應

JUTM在2017年3月和10月兩次在福島縣福島Hamadori機器人測試現場組織了一次大規模的現場演示。在此演示中,多個運營商在無人飛機系統(UAS)交通管理(UTM)系統的控制下測試了多個無人機的同時,安全運行,以實現后勤,測量和災難響應等目的。

10月的示威活動對于全球首例成功的“基于無人機的共享交付,包括城市地區”案例尤為顯著。具體來說,在多家物流運營商在Namie鎮合并其包裹后,這些包裹被運至相距不遠的工廠。使用小型重型無人直升機約16公里。然后,在Minamisoma,每個運營商再次使用無人機將包裹交付給客戶。

在災難響應方面,在南相馬市災難響應總部的指揮下,進行了成功的示范,支持了應急物資的運輸和尋找幸存者。這些操作通常由每個操作員單獨執行。

這些演示是使用Hitachi,Ltd.的UTM實施的,如下所述。UTM分為“飛行信息管理系統”和“ UAS服務提供商”。使用“飛行信息管理系統”可以實現跨多個運營商的共享交付和災難響應(參見圖4)。

圖為:共享交付和災難響應模式

4. JUTM和飛行管理系統

無人機業務中的大多數當前用例都是由個別運營商在有限區域內自行執行航班組成的。但是,預計將來會有許多無人機同時飛行。為了確保安全運行,將需要飛行管理系統來防止無線電波干擾以及多架無人機之間以及無人機與有人駕駛飛機之間的碰撞。特別是對于需要長距離飛行的運營商(例如使用無人機的物流運營商)而言,UTM的構建對于實現超出視線范圍的飛行操作可能至關重要(請參見圖5)。

JUTM成立于2016年7月,是討論無人機飛行管理的論壇。該領域的領先專家,東京大學航空航天系的鈴木伸二教授被任命為主任。該財團由150多名成員組成(截至2017年9月1日)。來自行業,學術界和政府的各種相關組織和公司已加入JUTM。除了前面描述的現場演示之外,JUTM還通過工作組和其他論壇進行研究。在國際活動方面,日立有限公司組織了一個JUTM國際標準化工作組,該工作組積極參與國際標準化組織(ISO)下的無人機標準化活動。

此外,日立公司還被選中負責NEDO示范項目中的“ UTM的研究與開發”,以利用機器人和無人機實現節能社會。該計劃于2017年在經濟,貿易和工業部(METI)的管轄下啟動。日立正與其他研究公司根據三年計劃* 2進行飛行管理系統的研發。由于進行了NEDO的這些活動,在安全,可靠地利用無人機方面取得了進展。

圖為:UTM

克服城市發展中的這些挑戰是實現Society 5.0愿景的關鍵組成部分,日立無人機平臺的各種解決方案正在做出重要貢獻。同時,日立公司通過JUTM的活動與工業界,學術界和政府合作,促進無人機的社會實施。

今后,日本國內和國外的公司將繼續基于創造新價值的“開放式方法”并以建立超越單個公司的“全面創新生態系統”為目標的主動合作。

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