導(dǎo)語(yǔ)：環(huán)境監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)概念設(shè)計(jì)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：使用無(wú)人機(jī)可有效地監(jiān)測(cè)環(huán)境、節(jié)省人力成本、高效采集數(shù)據(jù)。文章采用精益創(chuàng)業(yè)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)的價(jià)值主張和商業(yè)模型畫(huà)布進(jìn)行了構(gòu)建，描繪了環(huán)境監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)在商業(yè)模式中的關(guān)鍵因素，并建立最小可行性產(chǎn)品調(diào)查，統(tǒng)計(jì)客戶需求，依據(jù)反饋進(jìn)行迭代改進(jìn)，以較短的研發(fā)周期推出契合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測(cè)；無(wú)人機(jī)；精益創(chuàng)業(yè)；產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

環(huán)境監(jiān)測(cè)是指間斷或連續(xù)地測(cè)定環(huán)境中污染物的濃度，觀察、分析其變化和對(duì)環(huán)境影響的過(guò)程。無(wú)人機(jī)作為近年來(lái)新興科技發(fā)展產(chǎn)物，由于其機(jī)動(dòng)靈活和易于操控的特點(diǎn)，已在軍事、農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)和物流業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在環(huán)境保護(hù)和監(jiān)測(cè)方面，無(wú)人機(jī)也有著重要的應(yīng)用前景。趙慶展等[1]設(shè)計(jì)了一種基于小型四旋翼無(wú)人機(jī)的空氣監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可擴(kuò)展多種類型傳感器滿足不同的測(cè)量要求。王東升等[2]使用多旋翼無(wú)人機(jī)作為載體，集成多種大氣污染物和氣象要素的便攜式檢測(cè)設(shè)備，可對(duì)PM2.5進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。在工業(yè)氣體測(cè)量方面，相關(guān)研究利用無(wú)人機(jī)在工業(yè)廢氣源繪制廢氣濃度圖像[3]，避免了人為采集時(shí)的危險(xiǎn)和費(fèi)時(shí)問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究對(duì)無(wú)人機(jī)在環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)的應(yīng)用方面進(jìn)行了相關(guān)研究，技術(shù)日趨成熟，但商業(yè)化進(jìn)程方面較為滯后，應(yīng)用仍不普遍。為了加快無(wú)人機(jī)在環(huán)境監(jiān)測(cè)保護(hù)方面的商業(yè)化進(jìn)程，搭建技術(shù)與商業(yè)之間的橋梁，論文采用精益創(chuàng)業(yè)（LeanStartup）的方法對(duì)客戶需求進(jìn)行全面的分析，為無(wú)人機(jī)在環(huán)境保護(hù)和監(jiān)測(cè)的市場(chǎng)化應(yīng)用提供支持。

1精益創(chuàng)業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)理論

精益創(chuàng)業(yè)是指在市場(chǎng)行情不確定性極大的情況下建立一種產(chǎn)品或服務(wù)的開(kāi)發(fā)機(jī)制，通過(guò)快速的迭代和市場(chǎng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)地解決不確定性，從而幫助企業(yè)或組織做出判斷是否要開(kāi)發(fā)這種新產(chǎn)品以及如何增加新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成功概率[4]。精益創(chuàng)業(yè)通過(guò)定義商業(yè)模型畫(huà)布確定市場(chǎng)是否存在對(duì)新產(chǎn)品或服務(wù)的需求。商業(yè)模型畫(huà)布是一個(gè)直觀的圖表，包含產(chǎn)品或服務(wù)的價(jià)值主張、基礎(chǔ)設(shè)施、客戶和財(cái)務(wù)狀況等九個(gè)元素，它將商業(yè)模式中的元素標(biāo)準(zhǔn)化，并強(qiáng)調(diào)元素間的相互作用。價(jià)值主張作為商業(yè)模型畫(huà)布的核心元素，描繪了如何給客戶傳遞和增加價(jià)值，確保產(chǎn)品或服務(wù)開(kāi)發(fā)緊緊圍繞客戶和需求。在對(duì)商業(yè)模型畫(huà)布的各個(gè)元素進(jìn)行定義后，便可提出最小可行性產(chǎn)品，讓團(tuán)隊(duì)以最小的努力收集大量客戶反饋信息用于學(xué)習(xí)和改進(jìn)。

2定義價(jià)值主張和商業(yè)模型畫(huà)布

2.1價(jià)值主張

價(jià)值主張由客戶資料和價(jià)值圖兩部分組成。在客戶資料部分可以清楚地了解客戶，包括客戶工作、客戶收獲和客戶痛點(diǎn)。在價(jià)值圖中，描述了如何為客戶創(chuàng)造價(jià)值。對(duì)于新開(kāi)發(fā)的環(huán)境檢測(cè)無(wú)人機(jī)，客戶工作為在飛行期間檢測(cè)空氣質(zhì)量、可以在河流、湖泊和濕地等水域進(jìn)行檢測(cè)樣本采集；同時(shí)，在無(wú)人機(jī)上安裝高精度照相機(jī)，可以對(duì)危害環(huán)境的行為進(jìn)行拍照取證；激光雷達(dá)的安裝可以通過(guò)對(duì)飛行區(qū)域進(jìn)行三維掃描，分析森林、草場(chǎng)或濕地面積的變化；擴(kuò)音器用于相關(guān)環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)的宣傳及對(duì)可能危害到環(huán)境的行為及時(shí)制止。環(huán)保無(wú)人機(jī)的價(jià)值主張見(jiàn)圖1。

2.2商業(yè)模型畫(huà)布

完成價(jià)值主張后，需要定義商業(yè)模型畫(huà)布。商業(yè)模型畫(huà)布是用于開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品或服務(wù)的戰(zhàn)略管理和精益創(chuàng)業(yè)模板，它采用可視化圖表的方式描繪啟動(dòng)產(chǎn)品或服務(wù)開(kāi)發(fā)的所有構(gòu)成要素，以解釋交付給客戶的產(chǎn)品或服務(wù)的價(jià)值。環(huán)境監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)的商業(yè)模型畫(huà)布見(jiàn)圖2。

3最小可行性產(chǎn)品建立與設(shè)計(jì)迭代

3.1最小可行性產(chǎn)品模型建立

根據(jù)商業(yè)模型畫(huà)布的價(jià)值主張，建立了初始最小可行性產(chǎn)品MVP1如圖3所示。MVP1為四旋翼無(wú)人機(jī)，機(jī)身上部的太陽(yáng)能電池板安裝有200塊太陽(yáng)能電池，可提供超強(qiáng)的續(xù)航能力。機(jī)身前部的高分辨率照相機(jī)可進(jìn)行圖像采集。無(wú)人機(jī)機(jī)身下部從前至后依次安裝有激光雷達(dá)、氣體測(cè)量裝置、水質(zhì)樣本采集裝置和揚(yáng)聲器，其中激光雷達(dá)用于對(duì)飛行區(qū)域進(jìn)行3D掃描和繪圖，如對(duì)地形或林地、濕地形狀面積進(jìn)行繪制，氣體測(cè)量裝置可在線對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)無(wú)線傳輸裝置將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送至地面控制單元，水質(zhì)樣本采集裝置配備有可伸縮式吸管，可在水源上方1米距離進(jìn)行水質(zhì)樣本采集，初始設(shè)計(jì)可以采集兩種不同的水質(zhì)樣本。機(jī)身后部的揚(yáng)聲器可用于環(huán)境保護(hù)相關(guān)法律法規(guī)宣傳，及時(shí)對(duì)危害環(huán)境的行為進(jìn)行制止。

3.2基于客戶反饋的迭代改進(jìn)

根據(jù)初始最小可行性產(chǎn)品MVP1編制了客戶意見(jiàn)調(diào)查表，見(jiàn)表1。共對(duì)25家環(huán)境監(jiān)測(cè)、檢驗(yàn)和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查。所調(diào)查單位目前在環(huán)境監(jiān)測(cè)中使用無(wú)人機(jī)的統(tǒng)計(jì)如圖4（a）所示，80％的單位之前從未使用過(guò)無(wú)人機(jī)，均使用傳統(tǒng)的手段進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)，16％的單位曾將其用于航拍，僅有1家單位使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行PM2.5監(jiān)測(cè)。關(guān)于期望使用無(wú)人機(jī)開(kāi)展的環(huán)境監(jiān)測(cè)任務(wù)如圖4（b）所示，41.2%的需求為進(jìn)行空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)，23.5%為進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，17.6%為各種工業(yè)廢氣檢測(cè)，11.8%的需求為噪音檢測(cè)，由于無(wú)人機(jī)自身旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定量值的噪音，現(xiàn)階段的技術(shù)能力無(wú)法滿足噪音監(jiān)測(cè)需求。對(duì)于使用距離和頻率，客戶希望達(dá)到的平均距離和使用頻率分別為約為8.13公里和每周4.5次。產(chǎn)品的平均購(gòu)買價(jià)格約為5萬(wàn)元人民幣，單次服務(wù)費(fèi)用為500元。對(duì)于產(chǎn)品的學(xué)習(xí)使用方法，72%的客戶選擇視頻教程。在分析了第一次調(diào)查的結(jié)果之后，得出了在MVP2上實(shí)現(xiàn)的附加功能和屬性如下：①相機(jī)具有更加廣闊的視角；②產(chǎn)品價(jià)格約為50，000RMB，服務(wù)費(fèi)用為每次500RMB；③視頻教程作為學(xué)習(xí)方法；④氣體質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可以進(jìn)行換裝，對(duì)多種氣體進(jìn)行檢測(cè)。基于MVP1模型和第一次調(diào)查的反饋，生成了MVP2進(jìn)入新一輪的調(diào)查。第二輪調(diào)查主要針對(duì)無(wú)人機(jī)和環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員，共采訪6人。主要意見(jiàn)及對(duì)應(yīng)的改進(jìn)措施見(jiàn)表2。經(jīng)過(guò)兩輪意見(jiàn)調(diào)查和改進(jìn)迭代后，最終的解決方案如圖5所示。最終解決方案移除了太陽(yáng)能電池板；更換了高精度激光雷達(dá)，將氣體測(cè)量裝置放置在了無(wú)人機(jī)上方，更加方便不同氣體測(cè)量裝置的更換。通過(guò)迭代設(shè)計(jì)，客戶的需求得到很好的識(shí)別和滿足。

4結(jié)論

新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)對(duì)于企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)占有率以及潛在的利潤(rùn)和回報(bào)極為重要，論文介紹了精益創(chuàng)業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)理念，并以環(huán)境監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)為例進(jìn)行了概念設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)方式相比，該型環(huán)境監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)可大大縮短取樣檢測(cè)時(shí)間、減少成本，同時(shí)避免了檢測(cè)人員近距離接觸毒害氣體，提高了安全系數(shù)。通過(guò)精益創(chuàng)業(yè)的研發(fā)過(guò)程，該產(chǎn)品為客戶創(chuàng)造的價(jià)值得到提升，具有較大的市場(chǎng)潛力。通過(guò)精益創(chuàng)業(yè)的設(shè)計(jì)迭代過(guò)程，搭建了環(huán)境監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)技術(shù)和市場(chǎng)之間的橋梁，為下一步的商業(yè)成功奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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作者：謝春穩(wěn) 芶鑫 栗秀中 史新芳 單位：航空工業(yè)新航集團(tuán)民機(jī)研發(fā)中心 克萊菲爾德大學(xué)航空交通與制造學(xué)院