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未来医疗、低空速达,以创新为驱动,解决“低空+医疗救护”

2025-02-17 10:58:29
申报单位:杭州联合飞机科技有限公司
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  面对庞大的医疗物流需求之下,人力运输正在面临难以为继 的窘境,为解决地面交通拥堵、紧急物资应用,通过无人机进行 医院医疗物流配送。无人机物流配送是智慧城市建设、社会公共 服务的重要组成部分。打造“设备+平台+服务”模式,凭借自身 全链路端到端的物流服务能力、海陆空运综合资源优势,炼就出 贯穿上游生产商、中间流通商、下游终端的全供应链解决方案, 使医疗健康行业货物以最快速度、最短链路、最小损耗触达全渠 道和各终端,实现门到门一站式服务。

  一、建设目标

  完成低空物流配送场景搭建(包括无人机部署、起降点部署 等),建设完成医院医疗物流配送试点运营航线,辅助医疗集团 实现无人配送新业态探索与落地。各中心医院,对基层医疗单位 进行业务统管,由此涉及到日常物流运输需求,检测样本、文件、 药品每日都有专车、专人接送,工作频率高、任务量大,时间效 率低下,需要无人机运输解决上述问题。针对运输距离10公里以 内、载重10公斤以内的配货选用Q20机型执行配送业务,到达指 定位置后由智能机器人根据订单信息,进行最后100米配送任务。

  二、无人机物流配送系统介绍

  1、物流配送云平台 1.1云平台概述

  联飞快送无人机物流配送云平台是无人机物流配送的“大脑”,负责整个物流配送业务开展的运行和控制,是所有业务的运营系统,实现订单接入、订单履约、无人机物流配送调度、应急处置程序、任务及航线管理、远程监控与控制、航空情报管理、气象情报管理、人员及设备管理等功能。

  平台优势:

  “追溯能力”是保障货品或药品安全的重要方式,联飞快送“全程监管”、“全程温控”,满足行业追溯体系建设需求。

  监控方面:智能空域系统通过对无人机监管,全程定位、实时追溯,实现了从药监局入仓到末端配送的全链路数据对接与回传,打造出“专有能力+全程监控”智慧物流解决方案。

  温控方面:物流无人机配备恒温保温箱,保障药品或血液样本的运输要求,实现远程智能调控与现场运作的充分融合。

  1.2系统功能

  1.2.1订单管理

  订单管理包括订单接入和订单履约两部分,其中:订单接入部分系统支持自建订单和第三方订单接入,自建订单可由用户通过扫描二维码或直接访问自有平台下单,第三方订单的接入通过系统的预留接口,与美团、饿了么等平台进行系统对接获取订单。订单履约部分主要根据订单信息对物品进行无人机配送,跟踪订单履约状态并反馈给用户。

  1.2.2智能化无人机物流配送调度

  系统依托算法实现无人机的自主飞行、路径规划与任务调度,并支持设置地图围栏信息,以及飞行高度、速度等参数。同时,系统在同时履约多个物流配送订单时可支持多无人机协同作业,其AI引擎中融合的智能调度算法可依据配送任务进行任务分配,并支持航线分组调度,能够精确为每台无人机分配工作,在物流配送场景下大幅度提升了利用率和配送效率。

  1.2.3应急程序管理

  系统为保障安全运行,嵌入应急处置程序,除了无人本身通过冗余手段保障安全运行之外,系统在运行控制方面也设计了三级应急程序,第一级应急程序基于智能调度算法,对多个无人机 的运行进行智能化控制,避免了无人机的空中相撞。第二级应急程序是如果无人机在飞行过程中出现意外情况,系统可自主规划一条安全的备降航线,指引无人机备降。第三级应急程序是一旦发生系统已经无法主动控制无人机的极端情况时,可通过远程人 工介入操控无人机安全降落。

  1.2.4任务与航线管理

  系统根据订单生成任务和航线,一般来说一个订单对应一个飞行任务,系统支持扩展为一个订单多个任务的场景。

  1.2.5远程监控与控制

  远程监控与控制模块支撑物流配送中发生无法自主运行的情况下的人工介入功能。

  1.2.6航空情报管理

  联飞快送无人机物流配送云平台接入各类航空情报,包括飞行范围内的通导设施、机场、障碍物、高压线、山丘、导航设施、空域状况等航空情报资料并编制或导入系统,系统预留接口,支持处理和使用《中国民航国内航空资料汇编(NAIP)》数据。

  1.2.7人员与设备管理

  人员管理功能依据物流配送订单履约全流程,可实现执飞员、飞行助理、指挥控制员、取货员、称重员、送货员等多个角色的 定义,根据订单确认当前人员安排,记录人员作业情况,可扩展 人员绩效统计功能;设备管理功能实现无人机、电池、机库、通信设施的入库和管理,根据每个订单和任务分配对应的设备并留 下记录,以便于追踪回溯订单。

  1.2.8第三方系统联动

  联飞快送无人机物流配送云平台提供对外开放接口,具备与 医疗单位系统的三方平台的接入能力,达成与各部分的联动协作。

  Q20物流运输无人机

  2.1飞行平台介绍

  Q20多旋翼无人机是公司自主研制的20公斤级四旋翼无

  人机,最大载重10公斤,通过搭载光电设备载荷,能进入物流作业地区上空实施侦察及数据获取,并能实时传输目标图像等任务信息;通过其定制的运输装置实现物流配送货物的装载及运输,具有易于部署、使用灵活、便于维护、速度较快、作用距离远、飞行时间带载能力适宜等显著优势,有效满足联飞快送物流配送任务需求。

  2.2物流配送构型设计

  2.2.1物流箱方案设计

  货箱整体安装在Q20无人机机腹位置,通过螺钉与无人机底 部支架固定,在不影响下视觉系统的前提下,货箱尽量靠近整机重心货箱外部采用防雨布料,内部采用密度板作为支撑,货箱上 部与无人机连接处局部采用碳纤维板加强,货箱门采用拉链固定,货箱内尺寸26*22*24cm,货箱自重0.8kg,货箱最大承载质量4kg。

  当货物超重时,无人机会自动终止起飞。

  工作流程介绍:

  1.打开货箱前舱门装入货物,关闭货箱;

  2.无人机起飞,按照规划航线飞行;

  3.无人机到达指定位置降落;

  4.打开货箱取出货物;

  5.无人机起飞返航。

  2.2.2物流吊索方案设计

  货箱索降机构可以在复杂地形进行货物运输与投放,它安装于Q20机身下方,可以通过无人机遥控器控制绳子收放,挂钩采用机械结构自动控制分离货物,当挂钩受力时自动闭合,当货物触地后,挂钩自动松开。索降设备自重0.8kg,最大挂载2kg,收

  放长度15m,收放速度0.1m/s,设备具有自动限位、张力检测、长度设定、过温保护、短路保护和防反绞等功能。

  工作流程介绍:

  1.将货物挂在索降器挂钩上;

  2.无人机起飞,按照规划航线飞行;

  3.3.无人机到达指定位置上空;

  4.无人机索降器将货物缓慢下降到地面,货物触地自动脱钩;

  5.无人机索降器将绳子收回,返航。

  2.3安全性设计及应急措施

  Q20运输无人机在安全性方面做了多重设计,特别是在设备整机性能、入网监管、运维保障和冗余设计方面做了多重保障。

  运营方案

  1.空域安全

  1.1空域申请

  在进行无人机物流运输之前,持有响应无人机驾驶执照的人员应向当地所属空管单位提出空域审批申请,活的空域申请后应向当地所属公安局进行飞行报备。在获得以上两项许可后,方可进行无人机物流运输工作。

  1.2净空要求

  a)选址应充分考虑起降场周边障碍物对无人机安全起降的影响。

  b)场地应净空条件良好,满足无人机安全起降要求。

  c)起降场上空应无障碍物。

  2.场地选择

  2.1选址要求

  选址应根据物流业务需求,考虑拟运输的货物类型、业务量等合理选择起降场地,宜靠近主要服务对象或物流服务网点,场

  地面积应与业务量相适应。

  2.2地理位置

  a)选址应充分考虑无人机飞行活动可能对公共安全、国家安全等的影响。

  b)场址宜远离人口聚集或人员活动密集的区域,如车站、学校等。

  c)起降场周边通信信号应良好,应能够满足无人机指挥、控制、数据传输要求。

  d)应充分考虑潮汐、风场、降水、雷电、冻雨、降雪、结冰等复杂气象条件对无人机飞行安全和起降场利用率的影响。

  2.3无人机起降场地建设要求

  2.3.1一般要求

  a)应根据拟使用无人机最大尺寸、起降方式、起降定位精度,确定单个起降场尺寸、形状。

  b)应根据预期运行量,规划场地内起降场的数量,以及相邻起降场之间的安全间隔、起降场与周边障碍物之间的安全间隔。

  c)起降场道面应平整,砂石地、草地、软泥地等不平整道面需先进行平整或地面硬化。

  d)起降场道面应能防止积水。

  e)起降场周围应设置围界栅栏,电控门,监控摄像头,警示标志及各类宣传标志标识。

  2.3.2设施设备要求

  1.起降场应设置可从空中识别的降落引导标识(如视觉布),相邻起降场降落引导标识应不同,以防止错误识别导致无人机相撞等不安全事件。

  2.如需在起降场内或周边设置导航地面基准站(如RTK基准站)的,应确保其定位信号稳定且满足运行需要。

  2.3.3通信

  起降场应根据运行需要建设通信设施或接入移动公网,确保起降场范围内通信信号覆盖率100%,满足无人机指挥、控制、监 视和通信的要求。

  2.3.4气象

  a)起降场宜具有获取温度、湿度、气压、风速、风向、降水等气象信息的能力。

  b)在起降场内或周边设置气象采集设备的,应确保具有适宜的探测环境。

  2.3.5供电

  a)起降场可根据运行需要建设供电设施,以满足无人机电池充电、场地设施设备等用电需求。

  b)供电宜选用市电供电,功率应满足所有用电设备的功率总 和并留出适当冗余,确保用电安全并适当考虑后期拓展的需要。

  2.3.6安全

  a)应在安全区外围设置阻止非相关人员进入的围栏并悬挂危险警告牌。

  b)应配备覆盖起降场全部区域的视频监控。

  2.3.7灯光

  在夜间或低能见度情况下运行的起降场,应设置辅助照明或场地指引的灯光设施。

  2.3.8消防

  起降场应配备齐全、正常运行的消防设施设备。其中应当包括但不限于:灭火器、灭火铲、防火桶、消防沙、消防斧、消防服、救生绳、消防水带等。

  2.3.9运行保障

  应根据运行需要在起降场周边设置办公、无人机维护/存储、电池充电/存储、货物交接/存储等运行保障设施和场所。所有室内场所应当悬挂相应位置的操作规程。

  5.运营流程

  人机物流运输流程包括航线划设、设备检查、物资准备、执行航线、物资装卸等过程。

  3.1航线划设

  物流运输无人机的航线划设是一个复杂且专业的过程,涉及多个方面的考量,如地形、天气、飞行器的性能、物流需求等。

  通过飞手现场勘探起降场地情况及周围环境情况,进行针对性的航线设计。

  3.2设备检查

  飞行前按如下步骤进行检查:

  1)遥控器、飞行器电池电量充足,且飞行器电池安装到位并锁紧。

  2)确保飞行器螺旋桨安装紧固、无松动破损变形,电机和螺旋桨干净无异物,螺旋桨和机臂完全展开,且机臂螺母、脚架旋钮均已锁紧。

  3)所有设备固件均为最新版本。

  4)确保视觉系统、FPV飞行相机、云台相机的镜头,以及红外传感器、补光灯的镜片均无异物脏污或指纹等,且不被机身上的负载或外部配件等遮挡。

  5)确保microSD卡槽、扩展接口和升级接口等均盖紧盖子,否则将影响产品防护性能。

  6)确认桨叶安装方向正确。

  7)确认云台锁扣旋钮已锁紧。

  8)确保遥控器天线已展开。

  9)开启遥控器与飞行器,确保飞行挡位切换开关位于N挡,

  并检查遥控器状态指示灯是否绿灯常亮,确保飞行器与遥控器对频状态正常,且具有飞行器控制权。

  3.3现场运营

  3.3.1运营规范

  为保证运行同时需具备相关规章制度来辅助执行人员,其中包括《操作规范章程》、《飞行运输日常规范》等。

  a)操作规范章程:运载无人机飞行流程是保证每次飞行能正常操作,提前发现故障,保证操作安全的重要流程,每次操作时须严格遵守。

  b)飞行运输日常规范:该规范只要制定人员日常运输时间、运输安排和运输技巧。

  3.3.2运营流程

  物流运输无人机现场工作流程如下图所示人员执行任务的主要流程:

  1)地勤:接收物品-打包装箱-飞机挂载-飞机移位-开启配送

  2)飞手:飞机地面静态检查-飞机上电-基本安全检查-执飞

  3)调度:绑定订单-选择设备及人员-选择航线

  四、效益分析

  1.经济效益

  成本降低:无人机物流运输可以显著减少人力成本,避免了因人力短缺导致的运输能力不足问题。传统的运输方式如缆车加人力二次运输,需要耗费大量的人力资源和时间,而无人机则能够高效地完成物资运输任务,降低了整体运营成本。

  运输效率提升:无人机具有快速、灵活的特点,可以迅速响应运输需求,提高了运输效率。特别是在各市区,传统运输方式可 能受到诸多限制,而无人机则可以轻松跨越障碍,实现快速配送。

  2.社会效益

  环境友好:无人机物流运输减少了对地面交通的依赖,从而降低了车辆排放和能源消耗,对环境保护具有积极意义。在市区开展,减少污染排放对于维护生态平衡和景观美观至关重要。

  缓解交通压力:无人机物流运输能够减轻地面交通的负担,无人机可以帮助缓解地面交通拥堵问题,提高医疗集团的整体运营效率。

  3.技术与管理效益

  技术创新:无人机物流运输平台的运用推动了物流技术的创新和发展,为物流行业带来了新的发展机遇。通过不断的技术研发 和优化,无人机物流运输的效率和安全性将得到进一步提升。

  管理优化:无人机物流运输平台需要建立完善的运营和管理系统,以确保物流过程的顺利进行。这有助于提升景区的管理水平和服务质量,为医疗集团提供更加便捷和高效的服务。

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