空天地一体化智慧城市

　　一、设计理念

　　项目以统筹集约、业务驱动、高效运营、自主可控为建设理念。统筹集约：低空共享无人机项目遵循共建、共用、共享的基本原则，将无人机/库等基础设施统筹建设，空域统一申请，实现设备共享、航线共享、数据共享;业务驱动：以全区各部门低空无人机应用需求为导向，以解决城市治理突出问题、满足部门实际需求为出发点开展项目建设;高效运营：探索政府建设+平台公司运营模式，依托专业第三方运营团队，提升低空共享无人机应用效能。自主可控：推进国产自主可控技术和产品的深度应用，同时坚持开放共享的技术架构，考虑弹性扩展需求。

　　二、关键能力

　　全域覆盖的前端感知能力。无人机库点位部署按“常态覆盖、应急支援、专项任务、全局闭环”的原则，统筹兼顾各使用部门以及场景应用需求，实现区内低空全域覆盖、应急处突5分钟抵达现场、专项任务特定航线飞行。

　　灵活高效的平台调度能力。项目管理人员可查看全区无人机的运行态势，辅助分析决策;业务使用人员可提交飞行需求并查看飞行数据，处理预警信息并反馈处置结果;运维人员可监测各类设备的运行状态;企业和民众可查看无人机飞行相关政策要求，提出飞行需求，查看飞行数据等。

　　多领域、全场景的算法解析能力。针对建设的34个应用场景，构建了目标检测、图像分割、多目标跟踪、二维拼图与变化检测类、大规模人群计数类、稠密场景定位类、人体姿势和属性判断等8类55种AI算法，确保无人机能够智能识别目标场景以及场景中的问题。安全可靠的运行支撑能力。建设一张空地协同的低空传输网络，并整体接入政务外网。满足信创、安全等级保护三级、密码应用要求。低空运行指挥中心提供低空基础设施运行监控、低空飞行活动指挥调度、低空感知数据汇聚等能力。

　　三、架构设计

　　东湖高新区低空共享无人机应用示范区建设项目总体架构包括感知层、传输层、设施层、数据层、支撑层、应用层以及配套的运营管理体系、标准规范体系和安全保障体系。

　　(一)感知层

　　感知层由各种具有感知能力的设备组成，为平台提供采集、监测、识别、监控等基础服务。

　　(二)传输层

　　传输层承担连接前端采集设备、边缘、云端的职责。低空共享无人机项目传输层主要包括连接自动机库、无人机、云计算中心和低空指挥中心的低空传输网，以及用户访问系统所依托的政务外网和互联网。

　　(三)设施层

　　设施层主要包括提供系统部署环境和项目运营的实体化场所。低空共享无人机项目依托“光谷云”，通过购买云服务，为系统运行提供安全可靠的环境。

　　(四)数据层

　　数据层为业务应用提供数据存储和服务。低空共享无人机应用示范区建设项目依托大数据能力平台，通过数据接入、治理，形成基础库和各类专题库，为上层应用提供数据服务。

　　(五)支撑层

　　支撑层主要为上层应用提供支撑能力，在低空共享无人机体系中起到承上启下的作用。本项目中应用支撑层主要包括低空业务中台、低空AI中台。

　　(六)应用层

　　通过高频次、全天时、快响应的无人机智能巡检与智能识别，支撑覆盖城市治理、经济生活多领域的低空应用场景。

　　(七)运营保障体系

　　建立运营管理体系，加强设备管理、运行监测、故障维护、运行态势、考核评价，对前端设备、运行环境及应用服务进行规范化、精细化、智能化的运行维护管理，提高低空共享无人机服务管理平台的整体运营能力。

　　(八)标准规范体系

　　建立标准规范体系，确保平台建设、使用、管理、评价过程更加科学规范。本期项目应配套建立与平台建设运行相关的技术标准规范和管理规范。

　　(九)安全保障体系

　　建立信息安全保障体系，通过身份管理、认证管理、权限管理、密码管理、审计管理、资产管理、安全态势管理等多种技术手段，对感知、网络、运行环境、服务、数据、应用、终端、边界进行安全防护，加强数据分级管理，构建立体化纵深安全防护体系，切实保障数据资源和个人信息安全。

　　四、建设内容

　　(一)前端感知系统建设

　　东湖高新区范围内部署各类型无人机186架，各类型自动机库128套，飞行挂载651套，无人机反制系统8套;在恩施市部署无人机+无人机自动机库5套。机型丰富，可适应不同场景。

　　(二)软件支撑平台

　　构建以“四个中心、一个平台、两个门户”为核心的低空应用体系。提供区内无人机需求申请、飞行匹配、飞行空域管理、航线规划、任务执行、应急调度、低空服务等功能，为海量低空应用提供基础支撑。

　　(三)应用场景建设

　　面向各内设机构、街道、园区，打造城市管理、环境水务、应急管理、公共安全、交通管理等业务领域的28个城市治理应用场景;面向社会公众、企业单位提供电力设施巡检、药品递送等6个经济生活类应用场景。无人机项目各平台接入城市运行管理平台，实现城市各类应急事件指挥调度，联合处置。

　　(四)基础运行环境

　　建设低空运行指挥中心，提供低空基础设施运行监控、低空飞行活动指挥调度、低空感知数据汇聚展示等功能。建设1张空地协同的低空传输网络，包括低空5G定制网和1个核心网络中心，汇聚135个接入点，并整体接入政务外网。采用光谷云提供云计算服务，初步使用8台应用服务器、9台AI算力服务器以及200T云存储，并动态扩展，满足国产化、安全等级保护三级、密码应用要求。

　　(五)运营及标准规范体系

　　成立项目工作专班，高效落实各项任务;构建科学、规范、专业化的低空运营保障体系，通过平台公司购买服务方式组建专业运营团队;在遵循国家现有相关标准规范的基础上，建立并完善8项配套的标准规范体系，其中5项申报省市地方标准。

　　五、创新亮点

　　(一)技术创新情况

　　项目以“低空无人机+自动机库+应用荷载”为基础，运用5G、云计算、大数据、人工智能等先进技术。为应对“异构、高密度、高频次、高复杂性”的大容量低空活动，本项目涉及跨多领域的各类技术实现，如低空场景下的IoT+AI平台技术、AI智能场景理解与决策技术、全栈智能系统平台技术、高鲁棒高精度飞行控制技术、自主导航与规划控制技术等，以上所述的技术实现将为项目的成功落地提供关键支撑，为未来的大容量低空活动提供稳固的技术基础和保障。

　　(二)模式创新情况

　　全区32个应用部门统筹建设，在飞行器、飞行航线、应用数据上实现多部门共享，打通部门隔阂，避免低水平重复建设。无人机及5G信号全区518平方公里全域覆盖，平均5平方公里每套，形成“应急+常态”飞行管理模式，实现常态化定时巡检、应急处突5分钟到场。实现“一机多数据，一数据多流向”，多点数据分类分流，推送给应用部门实现数据共享。在区内无人机全域覆盖的基础上，实现对政府(to G)、对企业(to B)、对民众(to C)的全场景城市无人机应用，打造了55类AI算法，赋能34个应用场景(其中28个城市治理类，6个民生经济类)，低空资源面向企业及社会公众开放，充分发挥示范区建设惠民、惠企的效能，在多个民生领域利用数字化手段赋能社会服务。

　　六、工程方法

　　(一)项目方案设计

　　在项目方案设计阶段，对东湖高新区的实际需求进行了深入分析。通过识别多个应用场景，如环境监测、交通巡查、城市管理等，明确了项目所需的技术支持和商业目标。为了满足这些需求，选择了具有稳定飞行性能、高载荷能力、长续航时间的无人机型号，并配备了相应的传感器和搭载设备，如PM2.5、PM10等大气数据采集设备，高清摄像头和红外热成像设备等。同时，开发了成熟的无人机管理软件平台，以实现无人机任务的规划、调度、监控和数据分析。在系统集成方面，确保了硬件之间的兼容性和稳定性，以及软件之间的无缝集成，形成了完整的无人机应用系统。

　　(二)项目过程监控

　　为了确保项目按计划顺利进行，我司实施了严格的过程监控措施。在无人机飞行监控方面，通过管理软件平台实时监控无人机的飞行状态、位置信息和飞行轨迹，并设置了飞行参数阈值，当无人机飞行参数超出阈值时，系统会自动报警并采取相应的应急措施。在数据采集监控方面，我司对采集的数据进行了质量监控，确保数据的准确性、完整性和时效性，并建立了数据存储管理系统，对采集的数据进行存储、备份和恢复，确保数据的安全性。在任务执行监控方面，通过管理软件平台实时监控任务的执行情况，包括任务进度、任务完成率和任务质量，并根据实际情况对任务进行动态调整，以确保任务顺利完成。

　　(三)项目结果评估

　　在项目每个关键节点，我司进行都进行了全面的结果评估。在应用效果评估方面，我们评估了无人机在环境监测和交通巡查中的应用效果，如大气数据采集的准确性和时效性，以及交通拥堵情况的实时反馈和城市治理的巡查效率。在经济效益评估方面，我司评估了无人机应用带来的成本节约和收入增长，如降低人力成本、提高设备利用率以及通过提供无人机飞行体验等服务增加收入来源。在社会效益评估方面，我司评估了无人机应用对城市管理水平的提升作用，如提高环境治理效率、增强城市应急响应能力等，以及无人机应用对无人机产业发展的推动作用，如促进无人机技术研发、设备制造和服务创新等。通过结果评估，我司验证了项目的成功实施，并为未来的优化和改进提供了依据。

　　七、应用实效

　　(一)总体运行成效

　　自2021年至今，项目已规划航线约500条，执行飞行任务21000余架次，飞行时长超过10000小时，成功保障武汉新城十大重点项目实时调度、2023和2024年光谷马拉松安保、2024年春节冻雨极端天气巡检、2024年清明节调度、全区森林防火巡查等众多活动和任务，在公共安全、城市管理等方面取得较好成效。预计到25年底，区内常态化飞行将超过10万架次每年，居全国区县前列。以下为项目的实际应用案例。

　　(二)光谷马拉松无人机安保

　　奔跑吧·光谷马拉松是武汉市东湖高新区举办的一场大型马拉松赛事，赛事选手将环绕星河广场，跑过珞喻路、高新大道、未来一路、未来二路及多个地标性建筑。为保障赛事安全，实现沿线动态感知，普宙科技在马拉松沿线部署无人机、自动机机库、无人机反制、高点监控等设备为光马的成功举办保驾护航。

　　(三)冰雪冻雨极端天气无人机保障

　　2024年2月2日和21日，武汉市气象台发布暴雪橙色预警、道路结冰橙色预警，大部分街道降雪量将达到10毫米以上，伴有积雪，局部有冻雨或冰粒，致灾风险高。无人机迅速响应区领导要求，冰灾当天配合领导指挥调度一线除雪工作4次，在道路除雪巡查、领导指挥调度、交通路况直播等方面发挥重要作用，保障期间共飞行108架次、总时长50.5小时。

　　(四)武汉新城十大重点项目建设进度管理

　　响应重点办需求，与东湖高新城运联合打造武汉新城十大重点项目建设进度管理应用场景，定期对建设项目工地进行进度拍摄，自2023年8月开始服务，累计完成34次正射视频拍摄和标注服务此外，项目还参与了非常多的区内重大活动、节假日保障以及日常巡查工作，如2024年的跨年夜、春运以及清明节保障，区内高速公路环境巡查、全区森林防火巡查、网红打卡地生态大走廊空轨巡查、武汉网球公开赛保障等。