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        內(nèi)河航道管理中無人機的應(yīng)用

        2017-05-22 13:25:58管俊
        中國水運 2017年5期
        關(guān)鍵詞:無人機

        管俊

        摘 要:本文研究探討了內(nèi)河航道管理中無人機的使用,簡單介紹了無人機的分類及適用于內(nèi)河航道管理作業(yè)的無人機參數(shù),結(jié)合無人機的性能優(yōu)點、內(nèi)河航道管理特點,提出內(nèi)河航道管理無人機的選擇及使用方法,為無人機在內(nèi)河航道管理工作中的應(yīng)用提供參考。

        關(guān)鍵詞:內(nèi)河航道;無人機;巡航;航政管理

        中圖分類號:U611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006—7973(2017)05-0023-02

        我國依托眾多內(nèi)河水系發(fā)展起來的航運業(yè)較為發(fā)達(dá),截至2015年底我國內(nèi)河航道通航里程達(dá)12.7萬公里,等級航道占52.2%,高等級航道達(dá)標(biāo)里程1.36萬公里。目前航道管理部門僅靠航政管理船舶及執(zhí)法車輛進(jìn)行巡查管理,工作量巨大但效果不甚明顯,而無人機(由控制站管理的航空器)巡航作為一種安全可靠、機動靈活的空中監(jiān)管手段,近年來已在電力巡查和海事監(jiān)管作業(yè)中發(fā)揮了重要作用,其亦可作為內(nèi)河航道管理的重要手段,補充及加強內(nèi)河航道管理。本文結(jié)合內(nèi)河航道管理特點、需求以及小型無人機監(jiān)管特點,提出內(nèi)河航道管理無人機的選擇及使用方法,為內(nèi)河航道系統(tǒng)無人機的應(yīng)用提供參考。

        1 無人機的機型選擇

        1.1 無人機的優(yōu)勢

        從內(nèi)河航道管理特點、無人機性能特點以及綜合成本多方面分析,無人機在內(nèi)河航道管理中具有突出的優(yōu)勢。

        (1)適應(yīng)內(nèi)河航道地理環(huán)境特點。部分內(nèi)河航道地處偏遠(yuǎn),船舶巡航難度大、頻次低,執(zhí)法車輛巡查視角單一、效果不好。 無人機可以高速、長航時巡航,也可以低速或懸停方式巡航巡查;起降場地要求低,可從固定基地、臨時起降點或船舶甲板起降進(jìn)行巡航作業(yè)。

        (2)性能強大,適用于多種情況。人機攜帶各種先進(jìn)光電設(shè)備,可航拍可見光照片、紅外照片、高清錄像,實時傳輸同步畫面到地面站。通過對比日常巡航記錄,可及時發(fā)現(xiàn)礙航設(shè)施及故障航標(biāo);無人機航拍配合執(zhí)法人員執(zhí)法記錄儀執(zhí)法,可詳細(xì)記錄現(xiàn)場情況。

        (3)反應(yīng)速度快,響應(yīng)時間短。無人機設(shè)備簡單,啟動速度快,飛行速度快,接到緊急事件報告后可在較短時間內(nèi)飛赴突發(fā)事件現(xiàn)場實時回傳事發(fā)場地影像,為航道部門進(jìn)行決策提供參考。

        (4)運行成本低、減輕人員負(fù)擔(dān)。相較于傳統(tǒng)模式,無人機巡航成本大大降低。無人機巡航費用極為低廉,目前普遍使用的電動無人機只需充電,油動無人機每百公里耗油也不到兩升。傳統(tǒng)巡航中航政艇需配備人員至少3名,最快航速只有 20 公里/小時,無人機巡航僅需操作人員1到2名,速度更是可以達(dá)到100公里/小時以上,巡航速度的提高減輕了人員工作量,實現(xiàn)短時間較大范圍巡航作業(yè)。

        1.2 無人機的分類

        無人機種類繁多,可以從各種角度對其進(jìn)行分類:按動力劃分,可分為電動無人機和油動無人機兩大類;按使用領(lǐng)域劃分,可分為軍用、民用及消費級無人機三大類;按氣動布局來劃分,可分為固定翼無人機和旋翼無人機兩大類。本文僅闡述民用無人機以氣動布局劃分的兩類無人機選擇使用。

        (1)固定翼無人機。固定翼無人機從英國“蜂后”無人機開始,迄今發(fā)展已有八十余年,技術(shù)已十分成熟,有航程遠(yuǎn)、航速快、任務(wù)載荷大的優(yōu)點,一般使用固定基地起降。民用固定翼無人機主要應(yīng)用在防災(zāi)減災(zāi)、交通監(jiān)管、國土資源監(jiān)測、邊防巡邏、森林防火以及管線巡檢等領(lǐng)域。

        (2)旋翼無人機。旋翼無人機的結(jié)構(gòu)比較簡單,價格相較于固定翼無人機更為低廉,對起降場地的限制極低,隨艇隨車攜帶極為方便,其飛行靈活性較高,可在各種高度以各種速度飛行,配合光電設(shè)備可對巡查執(zhí)法中的違章建筑違法活動進(jìn)行精確取證,也可用于檢查航標(biāo)的現(xiàn)狀。

        1.3 無人機主要性能及產(chǎn)品

        目前市場上眾多無人機產(chǎn)品可用于內(nèi)河航道管理作業(yè),國產(chǎn)的勁鷹-1、KC-2000、韋加、M210-RTK、天魁-3等無人機是民用監(jiān)管領(lǐng)域的典型代表,相關(guān)產(chǎn)品主要性能對比(表1)。

        2 無人機在航道管理中的使用

        2.1 無人機在航道管理中的工作模式

        根據(jù)無人機在航道管理工作中的具體使用特點、作業(yè)要求,以及無人機數(shù)量和地面站的數(shù)量,將無人機工作模式分為 “一站一機”、“多站一機”2 個大類。

        (1)“一站一機”模式。該模式為最常見的無人機工作模式,由一架無人機和一個地面站組成,如圖1(1)。在該模式下,由便攜式無人機與移動地面站組成,或由一架長航程無人機與地面基地站組成,在技術(shù)成熟的情況下也可自由組合不同的無人機和地面站。

        (2)“多站一機”模式。該模式由一架無人機和多個地面站組成,如圖1(2),典型模式為航道管理部門指揮中心地面站與執(zhí)法車、艇上配備的移動地面站和一架無人機所組成的系統(tǒng)。基地站A與移動站B接收相同的無人機傳輸畫面,但基地站A相較于移動站B具有更高的控制權(quán)限。

        2.2 無人機在日常航道巡查中的使用

        (1)由執(zhí)法車、艇攜帶無人機,在日常巡查中進(jìn)行空中補充巡查。傳統(tǒng)巡查中車艇上的執(zhí)法人員通過目視手段巡查,視角單一效果易受地形地貌影響。使用無人機空中補充巡查,排除影響航道管理人員判斷的多種因素,全面有效的觀察航道狀態(tài)。

        (2)單獨由無人機進(jìn)行航道巡查??紤]到經(jīng)濟性和高效性,可使用無人機替代執(zhí)法車艇巡航,減小車艇巡航頻次,降低巡查成本。無人機可于使用前在機載控制系統(tǒng)中輸入各導(dǎo)航點,利用長航程無人機的優(yōu)點,以極高的效率沿航道進(jìn)行巡查。在巡查過程中,對實時發(fā)現(xiàn)的礙航設(shè)施,可由地面站介入導(dǎo)航進(jìn)行航拍取證,為下一步處理做好準(zhǔn)備。

        2.3 無人機在航道行政許可中的使用

        無人機使用可全程貫穿于航政許可管理中。在航政許可前期勘察中無人機可輔以其他方式勘察現(xiàn)場情況,施工期間利用無人機的大視場優(yōu)勢進(jìn)行有效監(jiān)督,爾后利用無人機針對性的進(jìn)行監(jiān)管。

        2.4 無人機在應(yīng)急情況下的使用

        無人機在內(nèi)河航道管理應(yīng)急情況下的作用主要是應(yīng)急監(jiān)視和現(xiàn)場視頻取證。在航道管理部門接到緊急事件報告后,短時間內(nèi)即可放飛無人機,利用其快速性先期趕赴現(xiàn)場進(jìn)行應(yīng)急監(jiān)視。執(zhí)法人員現(xiàn)場執(zhí)法時,可由無人機空中航攝配合執(zhí)法人員佩戴的執(zhí)法記錄儀進(jìn)行視頻取證工作。

        3 無人機實際使用的要求

        3.1 場地要求

        無人機作為一種航空器,相較而言對于場地要求極低。旋翼無人機的起降對場地要求極為簡單,甚至可在航政艇甲板上進(jìn)行起降作業(yè);固定翼無人機對于起降場地要求稍高,常用起飛方式為手拋、彈射和滑跑起飛,常用降落方式為傘降回收、阻網(wǎng)降落和滑跑著陸,在滑跑起降時可采用水上起降方式以降低對場地的要求。

        3.2 人員要求

        中國民用航空局于2016年頒布了《民用無人機駕駛員管理規(guī)定》,根據(jù)該規(guī)定結(jié)合航道管理中的實際情況,無人機駕駛員應(yīng)在中國航空器擁有者及駕駛員協(xié)會(中國AOPA)通過培訓(xùn)取得訓(xùn)練合格證后方能合法使用無人機,因此還要訓(xùn)練一批無人機駕駛員,確保在作業(yè)期間無人機高效的合法運行。

        3.3 天氣要求

        與其他航空器一樣,無人機在使用上受到自然因素的制約。用于內(nèi)河航道管理的無人機大多屬于輕小型無人機,其抗風(fēng)能力弱,在大于5級風(fēng)的情況下不宜使用,以免造成損失。

        4 結(jié)語

        無人機諸多特點和優(yōu)勢符合內(nèi)河航道管理的任務(wù)需求,合理應(yīng)用無人機優(yōu)化了航道巡航模式,減少了執(zhí)法車艇巡查的燃料成本,提高了航道巡查的效率,降低執(zhí)法車艇駕駛員及執(zhí)法人員的勞動強度??v然無人機應(yīng)用于內(nèi)河航道管理有一定的制約,但仍不為是一種有力、有效、大有發(fā)展前途的方式。

        參考文獻(xiàn):

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        [3]高學(xué)英,牟學(xué)東,劉勝利,孫迪. 水上交通安全監(jiān)管無人機工作模式[J]. 中國水運(下半月),2015,04:64-67.

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