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無人機於公共事業的發展與應用

林姿伶/ 發布日期:2020/04/15/ 瀏覽次數:159

一、前言

無人機可進行即時監控、災難搜救、環境資源管理、基礎設施檢查等多元應用,並具備可靠性、安全性、高效率之優點,使無人機在公共事業之商業前景備受看好。因此,公共事業將無人機部署在輸電與配電系統、風力發電廠、太陽能發電廠、水力發電廠,用以檢查與評估裝置狀況,預防裝置損壞、提高裝置的作業流程效率。

二、關鍵技術

無人機的技術需要藉由製造商、技術公司、服務公司的開發與合作(如圖1),以推動無人機之發展,其關鍵技術如下:

(一)5G技術:該技術具備低延遲、高速數據傳輸速率之特性,可快速傳遞訊息,下達命令,進行無人機之操作,提高運營效率。
(二)AI技術:該技術與無人機的軟體平台結合,可提供最佳的數據資料,做出更聰明的決策與判斷,提高效率與安全性。
(三)3D列印(Additive Manufacturing, AM)技術:該技術可直接印刷複雜的結構,提供無人機相關零組件的製作、生產、更換。
(四)奈米製造技術:藉由該技術的製造方式,讓安裝在無人機的感測器尺寸變小,於內部空間內可再另外安裝不同用途的零組件,藉以增加其他附加功能。
(五)區塊鍊技術:該技術可用於無人機資訊的流量管理、身份管理與數據安全管理,藉以增加無人機資訊的安全性,提高企業營運的透明度。

依據Frost & Sullivan研究指出,在2015年至2019年,全球關於無人機技術的專利申請數量已超過7萬件;其中,中國國家知識產權局的數量最多,美國專利商標局(USPTO)與世界知識產權組織(WIPO)的數量分別位居第二與第三(如圖2、圖3所示)。

三、市場概況

北美地區為該市場之領導者,該地區的無人機主要應用於國防產業、工業,進行輸電與配電系統(Transmission & Distribution, T&D)的檢查與維護;歐洲地區的無人機主要應用於風能與太陽能發電,並且部署在國防產業、醫療產業、工業、航空產業,雖然無人機的使用機會增加,但也受限於超視距操控(Beyond visual line of sight missions;BVLOS)的政策,使該地區之市場將穩定增長;亞太地區(中國除外)的無人機主要應用於交通產業的監控,市場將緩慢且穩定成長。依據Frost & Sullivan研究指出,在2019年,無人機應用於公共事業之整體市場收益為5千萬美元;然而,在2030年,無人機應用於公共事業之整體市場收益將達到5.15億美元,年增長率為23.6%(如圖4)。

四、應用案例

無人機的操作與管理平台,為公共事業提供數據收集、數據處理、數據分析、數據存儲之服務,並自動化操作與分析之方式,擴展其服務範圍、降低成本,其應用案例如下:

(一)用於輸電與配電系統的無人機:無人機可檢查與分析輸電線路、電塔、變電站設備,並巡邏基礎設施的周圍環境,協助公共事業對於電力傳輸轉換站的維護與升級,進行工程建設管理,並規劃災難應變計畫。
(二)用於風力發電的無人機:在無人機上安裝結合紫外線(UV)功能的高解析度熱成像儀,觀察天氣狀況與渦輪發動機之間的影響性,並透過無人機捕獲之圖像,檢查葉片的驅動狀況,監控零組件是否出現劣化、損壞現象,提供裝置更準確的維護時間,以延長風力發電廠的壽命。
(三)用於太陽能發電的無人機:在無人機上安裝紅外線攝影機(infrared camera),進行太陽能板的材料缺陷(defect)與溫度檢測,藉以監控太陽能發電的發電效率,並透過無人機獲得的數據資訊,定期執行發電裝置的檢查與維護,排除故障問題,以延長太陽能發電廠的壽命。
(四)用於水力發電的無人機:無人機可檢查水力發電廠的水壩、電站鍋爐、燃料儲存裝置、煙囪、密閉儲存空間,以降低維護成本降,並在問題發生之前,進行維修工作,以延長水力發電廠的壽命。

五、未來展望

未來,藉由國家政府單位的部署與政策推動,無人機不僅可用於公共事業的基礎設施檢查與評估,還可結合人工智慧、大數據分析、物聯網,大幅加快數據處理與預測之能力,廣泛應用在醫療、建築、採礦、能源、住宅、超級市場、零售商店之領域,拓展更多商機。

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