高學英, 孫 迪, 劉勝利, 高 暉

(1.交通運輸部 規(guī)劃研究院，北京 100028； 2.北京聯(lián)合大學 自動化學院，北京 100101)

我國沿海海事監(jiān)管飛機布局配置

高學英1, 孫 迪2, 劉勝利1, 高 暉1

(1.交通運輸部 規(guī)劃研究院，北京 100028； 2.北京聯(lián)合大學 自動化學院，北京 100101)

針對我國海事監(jiān)管系統(tǒng)存在的不足以及新時期海上安全形勢對安全監(jiān)管的要求，闡述海事空中監(jiān)管能力建設的必要性。比較分析各備選機型的技術特點、性能參數、購置成本以及在各項海事監(jiān)管工作中的優(yōu)劣勢，明確各機型的功能定位和適宜作業(yè)水域，提出多機型的海事空中監(jiān)管體系框架以及合理布局、優(yōu)化配置、全面覆蓋和重點加強的布局配置原則。根據海事監(jiān)管需求，綜合考慮海事監(jiān)管部門的能力和分布、各機型的性能和購置成本等因素，提出以小型固定翼飛機和輕型直升機為主、多型無人機為補充和加強的沿海海事監(jiān)管飛機布局配置方案。

水路運輸；海事監(jiān)管；布局配置；應急指揮；多機型；無人機

經過多年的建設發(fā)展，我國海事系統(tǒng)已初步建成以船舶、飛機、船舶交通管理系統(tǒng)(Vessel Traffic Services, VTS)、船舶自動識別系統(tǒng)(Automatic Identification System, AIS)等為手段的立體監(jiān)管體系[1]，一定程度上強化了我國海事監(jiān)管的能力。然而，目前我國空中監(jiān)管能力相對薄弱，一定程度上制約了海事監(jiān)管效能和海事執(zhí)法能力的提高。

海事監(jiān)管飛機具有安全、經濟、機動靈活等特點，可在搜救巡航、危管防污、應急指揮、海事調查取證和航標巡檢等海事業(yè)務方面發(fā)揮重要作用。目前美國、日本等發(fā)達國家的海岸警衛(wèi)隊已為海上安全監(jiān)管配備多架各型號飛機，而我國海事系統(tǒng)僅有2架輕型直升機、1架租用的小型固定翼飛機和1架近程固定翼無人機供海事空中監(jiān)管工作使用，數量嚴重不足。此外，十八大“發(fā)展海洋經濟，保護海洋生態(tài)環(huán)境，堅決維護國家海洋權益，建設海洋強國”國家戰(zhàn)略的提出，對海事安全監(jiān)管能力提出了更高的要求。因此，構建我國海事空中監(jiān)管體系是新時期海事監(jiān)管體系建設的重要內容，是切實增強海事履職能力和國際履約能力，支持與配合國家海上維權行動的重要手段。[2]

通過近年對飛機在海上安全監(jiān)管領域應用的持續(xù)跟蹤研究發(fā)現(xiàn)，目前民用飛機市場上已有多款有人機和無人機，其性能特點滿足海事安全監(jiān)管的業(yè)務需求。[3-4]由此，在分析不同機型在海事安全監(jiān)管各項業(yè)務中的不同優(yōu)劣勢的基礎上，綜合考慮我國海上安全形勢、海域特點等多種因素，探討我國沿海海事空中監(jiān)管力量的布局配置問題。

1 海事安全監(jiān)管需求分析

海事安全監(jiān)管需求主要從監(jiān)管范圍和職責兩方面考慮。

1.1監(jiān)管范圍

我國海事系統(tǒng)的監(jiān)管水域主要包括內河、內海、領海、毗連區(qū)、專屬經濟區(qū)；所轄海域包括渤海、黃海、東海和南海。渤海海域南北長約556 km，東西寬約236 km，總面積7.7萬km2；黃海南北長870 km，東西寬約556 km，面積約38萬km2；東海東北—西南長約1 296 km，東西寬約740 km，面積約77萬km2；南海面積最廣，約有356萬km2，最南邊的曾母暗沙距大陸達2 000 km以上。

1.2海事監(jiān)管主要職責

海事監(jiān)管的主要職責有

1)統(tǒng)一管理水上安全、防止船舶污染：監(jiān)督管理船舶的安全運營條件；調查處理水上安全事故、船舶污染和水上交通違法案件等。

2)外國籍船舶出入境及在我國港口、水域的監(jiān)督管理；船舶載運危險貨物及其他貨物的安全監(jiān)督。

3)管理通航秩序、通航環(huán)境：禁航區(qū)、航道等功能水域的劃定、監(jiān)督管理以及水上交通秩序的維護；管理沉物的打撈和清障；管理和發(fā)布通航警告等。

4)航海保障：管理沿海航標無線電導航和水上安全通信；管理海區(qū)港口航道測繪；組織、協(xié)調水上搜救等。

5)履行“船旗國”及“港口國”監(jiān)督管理義務，依法維護國家主權等。

1.3海事空中監(jiān)管的優(yōu)勢

綜合考慮海事監(jiān)管的主要職能，結合各型海事監(jiān)管飛機的性能特點[4]，海事空中監(jiān)管具有多方面優(yōu)勢。

1.3.1海事調查取證

使用海事監(jiān)管飛機可有效彌補巡邏船速度慢的缺陷，保證反應的快速性和調查的及時性，防止溢油、排污等情況出現(xiàn)的肇事船舶逃逸。利用機載攝錄設備可記錄和保存證據，便于調查處理。

1.3.2溢油、排污監(jiān)視和應急行動

利用飛機上裝備的傳感設備可對海上污染物的性質和數量進行監(jiān)測，確定排污源，辨別和測量水下污染物。無論是白天還是黑夜，傳感器都能透過云層進行探測，確定污染物的數據和位置，以便及時進行處理。機載溢油分散劑噴灑系統(tǒng)對大面積海上溢油的清除具有不可替代的作用，部分機型還可配備必要的救生設備、裝置，承擔起人命救助任務。

1.3.3應急指揮

海上突發(fā)事件發(fā)生時，可迅速派出海事監(jiān)管飛機飛赴事故現(xiàn)場，通過機載圖像采集設備和通信鏈路將現(xiàn)場信息實時回傳至指揮中心或指揮船舶，協(xié)助現(xiàn)場指揮。

1.3.4遠距離/大面積海區(qū)巡視

在海區(qū)，船舶活動遠離沿海岸線，且相對分散，飛機的航速是巡邏船的4～10倍，借助高空俯視位置高、視界廣的優(yōu)勢，監(jiān)管范圍相對船艇呈級數擴大態(tài)勢。尤其是將船舶和飛機有效結合，可發(fā)揮各自優(yōu)勢，有效實現(xiàn)對“面”的監(jiān)視和對“點”的控制。

1.3.5航標巡檢、航道測量和船舶流量監(jiān)測

同樣借助飛機的機動靈活、巡航范圍廣等優(yōu)勢，利用其開展大范圍航標巡檢、航道測量和船舶流量監(jiān)測工作，可有效提升工作效率。

2 海事監(jiān)管備選機型比較分析

2.1備選機型性能比較

經過前期研究，適合海事空中監(jiān)管的機型主要有：小型固定翼飛機、輕型直升機、長航時固定翼無人機、中程固定翼無人機、近程固定翼無人機和無人直升機等[6-7]，各機型主要性能對比見表1。

2.2各型海事監(jiān)管飛機的功能定位

2.2.1小型固定型飛機

由表1可知，小型固定翼飛機具有很強的載荷、巡航能力，可負載光電吊艙、側視雷達、AIS、搜索雷達、紅外/紫外掃描儀、強光搜索燈等多種海事任務設備，適用于海事調查取證、溢油與排污監(jiān)視和應急行動、遠距離/大面積海區(qū)巡視、航標巡檢、航道測量以及船舶流量監(jiān)測等多項海事監(jiān)管業(yè)務。此外，其還可裝載一定的救援設備，執(zhí)行部分救援任務。

2.2.2輕型直升機

輕型直升機同樣具有很強的載荷能力，同樣可搭載多種設備，加之其懸停能力，特別適宜現(xiàn)場應急指揮、海事調查取證、溢油與排污監(jiān)視和應急行動等業(yè)務，但由于巡航半徑相對較小(約150 n mile)，多用于近岸海事監(jiān)管或隨大型巡邏船(千噸級)執(zhí)行遠海船機立體巡航。與小型固定翼飛機類似，其也能完成部分救援任務。

表1 各型海事監(jiān)管機型的主要性能比較

2.2.3長航時固定翼無人機

長航時固定翼無人機具有較強的載荷能力以及超強的巡航能力，可負載合成孔徑雷達進行高空大范圍海域的掃描以及遠海海域的巡視。另外，在天氣情況不佳時，其可降低飛行高度，甚至低空巡航和盤旋時利用光電吊艙進行調查取證，并可通過衛(wèi)星鏈路將偵察數據實時回傳。

2.2.4中程固定翼無人機

中程固定翼無人機也具有大范圍海域掃描、巡視、低空巡航和調查能力，但其巡航能力和負載能力弱于長航時固定翼無人機，作用海域在500 n mile以內，其購置成本和運行成本低于后者。

2.2.5近程固定翼無人機

近程固定翼無人機由于載荷能力、巡航范圍較小，主要負載光電設備，承擔近岸海區(qū)的巡航工作，調查數據同樣可通過視距數據鏈路實時回傳。

2.2.6海事無人直升機

海事無人直升機屬于小型無人機，由于載荷能力和巡航范圍較小，主要在低空領域飛行，因此適宜在近?；螂S船遠海進行海事巡航，部分具有替代有人直升機進行海事巡航監(jiān)管和協(xié)助現(xiàn)場應急指揮等功能。

需要說明的是，由于無人機的無人駕駛特點，在環(huán)境惡劣、飛行存在較大安全風險的情況下，可派遣無人機替代有人機執(zhí)行相關任務，以降低人員風險。

綜上所述，各機型在不同海事監(jiān)管業(yè)務應用上的適應性見表2。

表2 各機型海事監(jiān)管業(yè)務適應性

2.3各型飛機成本比較

除了機型性能外,購置成本也是海事監(jiān)管飛機布局與配置的重要考量之一。海事監(jiān)管飛機的購置成本大體可分為兩部分：

1) 飛機的購置成本。對于無人機而言，包括地面操控設備、飛行平臺的無人機系統(tǒng)，機體改裝費和航材備件購置費等。

2) 機載任務設備的成本。根據前期研究[8-9]，各型監(jiān)管飛機的購置成本見表3。

表3 多型海事監(jiān)管飛機購置成本 萬元

3 海事空中巡航監(jiān)管體系框架

根據前面所述的各機型的性能特點及其在各項海事監(jiān)管業(yè)務中的適應性比較，提出圖1所示的海事空中監(jiān)管體系框架，具體情況描述如下。

圖1 海事空中監(jiān)管體系框架

3.1離岸50nmile以內水域

由于無人機運營費用低廉、性能可靠，可利用固定翼無人機或無人直升機進行海事調查取證、溢油與排污監(jiān)視應急搜尋、航標監(jiān)測以及近岸船舶和航道測量等工作；利用無人直升機協(xié)助現(xiàn)場應急指揮。對于風險高的港口和近岸水域，可考慮采用輕型直升機和近程固定翼有人機執(zhí)行相關海事監(jiān)管工作。

3.2離岸50～100nmile水域

考慮到輕型直升機的性能特點，主要利用其進行100 n mile以內海事空中監(jiān)管各項工作。

3.3離岸100～500nmile水域

該水域主要利用小型固定翼飛機和中程固定翼無人機進行除現(xiàn)場應急指揮以外的其他海事空中監(jiān)管工作?？紤]到人員安全， 100～300 n mile以內水域以小型固定翼飛機監(jiān)管為主，而中程固定翼無人機主要負責300～500 n mile較遠海域的監(jiān)管工作，而該區(qū)域的現(xiàn)場應急指揮可利用船載輕型直升機或無人直升機進行。

3.4500nmile以外海域

該水域主要利用長航時固定翼無人機的優(yōu)越特性進行除現(xiàn)場應急指揮外的海事安全監(jiān)管工作，現(xiàn)場應急指揮工作可利用船載輕型直升機或無人直升機進行。

4 沿海布局配置

4.1布局配置原則

為滿足我國全海域海事監(jiān)管的需要，沿海海事監(jiān)管飛機的布局和配置應遵循合理布局、優(yōu)化配置、全面覆蓋和重點加強的原則。

4.1.1合理布局、優(yōu)化配置

根據海事監(jiān)管的需要，綜合考慮沿海海事監(jiān)管部門的分布、各部門運管海事監(jiān)管飛機的能力以及各機型性能和購置成本，使各部門配置的機型和飛機數量達到最優(yōu)。

由于小型固定翼飛機和輕型直升機相對于其他各型無人機安全性能更高、功能更全面，故選擇二者作為海事空中監(jiān)管體系的主力機型，首先進行布局配置。小型固定翼飛機主要用于300 n mile以內的海事巡航，兼顧調查取證、溢油與排污監(jiān)視、應急處置等工作；輕型直升機主要用于現(xiàn)場應急指揮、調查取證、溢油與排污監(jiān)視和航標巡檢等；其他各型無人機用于空中監(jiān)管體系的補充和完善。

4.1.2全面覆蓋、重點加強

布局配置的各型海事監(jiān)管飛機無論是在功能上還是范圍上都應滿足全海域覆蓋的要求，對于部分水上交通流量大、風險高、監(jiān)管壓力大的水域，適量增加部分機型的數量，以滿足監(jiān)管需求。

4.2配置流程

綜合以上配置原則，具體分布配置見圖2，流程如下。

4.2.1主力機型全面覆蓋

根據主力機型的覆蓋能力，綜合考慮沿海海事部門的分布與能力，首先對主力機型進行布局配置。在遵從全面覆蓋原則的基礎上，綜合考慮主力機型購置成本，確定沿海共配置小型固定翼飛機5架，分布于煙臺、上海、廈門、珠江口和三亞等重點水域；輕型直升機12架，分布于大連、天津、青島、連云港、上海、寧波、溫州、福州、廈門、珠江口、瓊州海峽和三亞。

4.2.2其他機型的補充覆蓋

由于主力機型布局位置間的部分近海海域空中應急協(xié)助指揮能力未得到完全覆蓋，綜合考慮需求、機型性能和成本等因素，確定采用無人直升機補充覆蓋，分別布置于丹東、營口、秦皇島、濰坊、威海、鹽城、汕頭、三亞，共8架?？紤]到東海和南海300 n mile以外海域監(jiān)管的需要，東海海域配置2架中程固定翼無人機，1架配載合成孔徑雷達用于例行的大范圍高空巡航，另1架配載光電吊艙低空飛行，用于沉船等海上突發(fā)事件的調查取證；南海配置2架長航時固定翼無人機，1架用于例行大范圍巡航，另1架用于應對突發(fā)事件。

4.2.3個別水域重點加強

根據重點加強的原則，對流量大、風險較高的上海海域分別增配1架小型固定翼飛機和1架無人直升機；珠江口增配1架輕型直升機，用以增強相應水域的巡航和空中協(xié)助應急指揮能力。另外，考慮到丹東、大連、營口、天津、連云港等管轄海域地理位置重要或安全風險較高、空中監(jiān)管力量相對薄弱的狀

況，各增配1架近程固定翼無人機。為保障遠海監(jiān)管的可靠穩(wěn)定，保證全天24 h內2架飛機隨時待命，東海增配1架中程固定翼無人機，南海增配1架長航時固定翼無人機。

5 結 語

1. 總結分析了各種海事監(jiān)管備選機型的性能特點和購置成本，通過比較各機型在海事監(jiān)管各項工作中的優(yōu)勢和劣勢，明確了各機型在海事空中監(jiān)管中的定位。

2. 提出了多機型的海事空中監(jiān)管體系架構，根據不同水域的監(jiān)管需求和各型海事監(jiān)管飛機的性能特點，確定了不同水域適用的海事監(jiān)管機型。

3. 提出了海事監(jiān)管無人機布局配置的原則，明確小型固定翼飛機和輕型直升機是我國海事系統(tǒng)的主力機型；結合我國海域特點、沿海海事機構的能力和分布特點、機型性能特點和購置成本，提出了布局配置方案。

[1] 交通運輸部. 國家水上交通安全監(jiān)管和救助系統(tǒng)布局規(guī)劃“十二五”建設方案[R].北京：交通運輸部規(guī)劃研究院，2011.

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[9] 上海海事局. 上海海事局配置小型固定翼飛機可行性研究報告[R].上海：上海海事局, 2013.

ConfigurationofMaritimeSupervisionAircraftAlongChineseCoastLine

GAOXueying1，SUNDi2，LIUShengli1，GAOHui1

(1. Transport Planning and Research Institute, Ministry of Transport, Beijing 100028, China; 2. College of Automation, Beijing Union University, Beijing 100101, China)

In view of the defects of our maritime supervision system and new demands on vessel traffic safety supervision under new circumstances, the necessity of maritime air supervision capacity is investigated from the angle of strengthening maritime security. The comparative analysis of technical specifications, performance parameters and acquisition cost of alternative aircraft types is performed to explore the strengths and weaknesses, and suitable function assignment and suitable working waters of them. The framework of the maritime air supervision system of multi-type aircraft is proposed, and the principle of construction, rational deployment, optimal equipment configuration, complete coverage and more resources on critical areas are suggested. A preliminary scheme, that consists of fixed wing aircraft and light helicopter with complementary unmanned aircraft, is proposed according to the requirement of maritime supervision business, the capacity distribution of maritime administrative agency, and the performance parameters and acquisition costs of alternative aircraft types.

waterway transportation; maritime supervision; configuration; emergency commanding; multi-type aircraft; unmanned aircraft

2014-04-01

高學英(1983—), 男, 北京房山人，高級工程師，博士，主要從事水上安全研究。E-mail: gaoxy@tpri.gov.cn

1000-4653(2014)03-0085-05

U698； V271.3

A