摘要：本文主要介紹目前無人設(shè)備在航標巡檢中的應(yīng)用效果，以及未來無人船在航標巡檢中的應(yīng)用。通過兩種設(shè)備優(yōu)缺點的對比，提出未來航標巡檢工作應(yīng)向無人化、智能化方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無人 航標 巡檢 發(fā)展

0引言

隨著航運經(jīng)濟的發(fā)展，為取得最大的經(jīng)濟效益，船舶不斷向大型化、高速化發(fā)展，同事也給船舶航行安全帶來了挑戰(zhàn)。為了給船舶提供更好的助航服務(wù)，保障船舶在港口水域安全行駛，近幾年來航標配布日益增加，而航標能否發(fā)揮良好的助航效能，航標巡檢無疑是其中重要的一環(huán)?，F(xiàn)有的航標巡檢維護手段需要耗費大量的人力、物力、經(jīng)費。隨著新技術(shù)、新設(shè)備的推廣和應(yīng)用，能夠極大的降低航標管理維護成本，提高航標管理水平和航保服務(wù)質(zhì)量。

1航標巡檢的定義及現(xiàn)狀

1.1航標巡檢定義

航標巡檢，是指對航標進行全面、細致的現(xiàn)場檢查和保養(yǎng)，預(yù)防性地發(fā)現(xiàn)并排除故障隱患，使航標始終處于正常工作狀態(tài)。航標巡檢工作是航標管理工作的重要部分，是持續(xù)保持航標特性，發(fā)揮助航效能的重要手段之一。

1.2航標巡檢現(xiàn)狀

目前，北方海區(qū)航標巡檢主要有遙控遙測巡檢、現(xiàn)場巡檢及夜航巡檢三種方式。巡檢內(nèi)容主要包括記錄航標位置、擦拭透鏡和太陽能電池板、測量電路工作電壓和電流、校對燈質(zhì)、查看錨鏈磨損情況、檢查主體結(jié)構(gòu)（標身、標頂）是否完整、標身涂色和標號是否鮮明等。借助于移動通訊信號和北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的沿海覆蓋，北方海區(qū)已經(jīng)基本建成以智能化的航標檢測報警系統(tǒng)為核心功能的航標遙測遙控系統(tǒng)。但是，該系統(tǒng)只能檢測航標的電壓、電流、位置以及燈質(zhì)等情況，對于航標的主體結(jié)構(gòu)以及標識的情況無法查看，而且由于目前航標遙控遙測控制系統(tǒng)尚不成熟，對于一些偏遠海域，信號不穩(wěn)定，很難實現(xiàn)對所有航標的全覆蓋和實施監(jiān)控，依舊需要人工現(xiàn)場巡檢，耗費大量的人力、物力。

一直以來，航標現(xiàn)場巡檢都是依靠船舶靠近航標，然后由航標工爬上燈塔或浮標，檢查航標的燈器有無損壞、燈質(zhì)是否正常、航標性能是否適航等內(nèi)容，平均巡檢一座航標需要2小時左右。有時因浮標搖擺和體力原因，仍無法發(fā)現(xiàn)連接松動和配件脫落等故障，遇上礁石海域或狂風(fēng)大浪等惡劣天氣，根本無法巡檢，造成巡檢延誤修復(fù)不及時等問題。隨著科技的不斷發(fā)展，無人設(shè)備也被廣泛的應(yīng)用在非軍事領(lǐng)域，無人機和無人船的出現(xiàn)和應(yīng)用，極大的解決了上述問題。

2 無人機巡檢

2.1 無人機航標巡檢應(yīng)用

隨著E航海戰(zhàn)略推進，無人機遙感監(jiān)測技術(shù)在構(gòu)建三維可視航標監(jiān)管保障體系中的作用逐漸嶄露頭角。它是一種高機動性、低成本、小型化、專用化遙感監(jiān)測系統(tǒng)。它以無人駕駛飛行器為飛行平臺、以高分辨率遙感設(shè)備為機載傳感器、以獲取低空高分辨率遙感數(shù)據(jù)為應(yīng)用目標，具有對地快速實時調(diào)查監(jiān)測能力。無人機遙感監(jiān)測系統(tǒng)能夠提供實時、高清的遙感影像，包括數(shù)字航空像片和視頻影像，通過結(jié)合航標的物聯(lián)終端數(shù)據(jù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時和準實時傳輸，最大限度地提高日常管理和應(yīng)急響應(yīng)效率，從而提高管理效率和經(jīng)濟效益。早在2015年3月份，天津航標處就首次利用無人機參加海上航標應(yīng)急反應(yīng)演習(xí)，開創(chuàng)了我國使用無人機參與航海保障工作的先河，并取得了很好的效果，為無人機在航標巡檢的進一步應(yīng)用提供了借鑒。后來其他航標處也相繼開始應(yīng)用無人機開展航標巡檢工作。

現(xiàn)以目前在航標巡檢中應(yīng)用較廣的“S-100”型無人直升機為例。該機型具有自主飛行能力，能完全自主起飛，航點導(dǎo)航以及降落，可智能判斷環(huán)境狀態(tài)以及在斷路丟失時可以自主執(zhí)行任務(wù)和原路返回等特點。巡檢前對無人機飛行路徑和控制方式進行規(guī)劃和設(shè)計。無人機在完 成系統(tǒng)調(diào)試后按照規(guī)劃飛往各航標點，通過人工操作方式控制無人機在航標附近懸停，利用搭載的吊艙對航標進行拍攝，并通過鏈路將拍攝畫面實時傳回地面控制站，巡檢畫面基本可以確定航標主體機構(gòu)、標識等基本情況，可以對航標的總體狀況進行準確的了解。另外，吊艙的激光測距儀可以對航標進行精確定位，通過與給定航標坐標比對，可以判斷航標是否漂移。

2.2 無人機巡檢的優(yōu)點

（1）巡檢效率高、成本低

以往開展航標夜航工作需要動用海巡船艇和十余人的巡檢隊伍，全部巡檢過程約用時5個小時，船舶油耗在1.5噸左右。而利用無人機開展夜間巡航，執(zhí)行同樣任務(wù)僅用時45分鐘，并且不需要船舶跟隨以及人員眾多的巡檢隊伍，此舉能夠大幅提升航標巡檢效率，降低船舶運行成本。

（2）受條件影響小

海浪對無人機飛行影響較小，即使在大風(fēng)條件下，仍能完成巡檢作業(yè)。而且無人機的吊艙搭載的紅外攝頭在夜間巡航中也能清晰看到航標的總體情況，相比傳統(tǒng)船艇更安全，更有優(yōu)勢。

2.3 無人機巡檢所面臨的問題

（1）受到空中交通管制

無人機在飛行前要事先向航空管制處提交空域申請，并組織召開航空管制保障協(xié)調(diào)會，從而確定飛行時間、空域、高度、飛行時間、飛行架次等內(nèi)容。如果出現(xiàn)航標異常應(yīng)急情況，進行無人機巡檢在時間上可能得不到保障。

（2）能見度對巡檢效果有影響

北方海區(qū)在進入9、10月份后經(jīng)常會出現(xiàn)霧霾天氣，當無人機與地面距離越來越遠時，飛行高度也會響應(yīng)提高，此時霧霾天氣會使拍攝的效果大大折扣，對巡航造成不利影響。

（3）巡檢方式的選擇

在飛行巡檢過程中，飛機飛行速度越慢越有利于拍攝，飛行高度越低拍攝質(zhì)量越好。一般在巡檢過程中，可采取減速不懸停的方式對航標進行觀察。但是，如果需要對航標細節(jié)進行觀察時就要采取懸停的方式。普通天氣，無人機可以長時間懸停，如遇到高溫天氣，長時間懸停會造成飛機發(fā)動機過熱。

3 無人船現(xiàn)狀及未來在巡檢中的應(yīng)用

3.1 無人船定義

無人船學(xué)名叫“水面機器人”，是一種不需要人來操控，可以完全獨立自主執(zhí)行任務(wù)的船只，比較適合執(zhí)行危險或者枯燥、重復(fù)的軍用、民用任務(wù)，例如運用在軍事打擊、安防巡邏、水上救助、地貌測繪、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。endprint

3.2 無人船的發(fā)展和應(yīng)用

其實，早在幾十年前就有使用無人船的先例，據(jù)說是在諾曼底登陸的時候第一次使用了無人船施放煙霧彈。目前無人船技術(shù)主要應(yīng)用于軍事，民用的歷史還比較短。2008年，我國自主研發(fā)的第一艘無人駕駛的海上探測船“氣象一號”為北京奧運會青島帆船賽提供海上氣象保障服務(wù)，開創(chuàng)了中國利用無人船進行海上流動氣象探測的先例。

3.3 無人船發(fā)展面臨的問題

在技術(shù)上，無人船相對于無人機的難度更大：

（1）海況比空中更復(fù)雜?？罩兄饕紤]空氣動力學(xué)，而無人船面對的則是水，流體不僅要面對推力，更要面對各種涌動。因此，流體的建模非常復(fù)雜，而且現(xiàn)在一直做的都不是特別好，這是目前行業(yè)性的難題。

（2）海上的障礙物更多。無人機空中飛行的障礙物是相對較少的，而水面行駛則要面臨包括島礁以及其他船只等各種障礙物。

（3）無人船的避障比無人機會難。無人機一般風(fēng)過大時便不能起降了，但無人船則要求承受更大的風(fēng)浪，無人船除了生命保障系統(tǒng)外，其他系統(tǒng)跟有人船的要求都是一樣的。

3.4 無人船在航標巡檢工作中的可操作性

目前，民用無人船按照功能的不同，其規(guī)模從小到一米幾十千克到十米排水量數(shù)噸，造價從幾萬到幾十萬不等。無人船系統(tǒng)由兩部分組成：一是海上無人探測平臺，即無人船本體；二是地面控制系統(tǒng)。無人船在船體設(shè)計上有一種自穩(wěn)定功能，滿足高海況下工作能力生存海況可達到4～5級，還配備有可靠的動力系統(tǒng)，航程可達數(shù)百公里，能夠滿足轄區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)航標的巡檢工作。

無人船駕駛有兩種方式，一種是人工遙控，另一種為自動駕駛——可按預(yù)定航線行駛，如途中遇到障礙物可通過目標搜索識別系統(tǒng)和處理系統(tǒng)進行避讓航行。它可以按照預(yù)先設(shè)定好的路線自動巡航，船上的360°攝像頭會將途中所見發(fā)回操作臺，在大屏幕上顯示出來。工作人員用遙控器對航標進行檢查，查看航標主體結(jié)構(gòu)、標識等方面是否合格。無人船搭載的船舶定位系統(tǒng)同樣可以檢查航標的位置是否發(fā)生漂移。所以無人船在航標巡檢中有極高的可操作性，如果今后將無人船技術(shù)應(yīng)用在航標巡檢和應(yīng)急處置中，將會極大的提高我們的航標管理水平，提高航保服務(wù)質(zhì)量。

3.5 無人船的優(yōu)勢

隨著科技的發(fā)展，無人船技術(shù)現(xiàn)在主要應(yīng)用在環(huán)境檢測、水樣采集、地質(zhì)測繪等方面。

無人船在航標巡檢中的應(yīng)用也很快就會實現(xiàn)。它具有以下幾個特點

（1）成本相對較低

無人船在使用時只需要三四個人操作人員，減少大量的人力物力。目前研制無人船的航速可以達到30節(jié)，續(xù)航能力可達幾百千米，能夠滿足轄區(qū)絕大多數(shù)航標的巡檢要求，具有很好的高效性和經(jīng)濟性。

（2）使用條件更寬泛

無人船可以在霧霾天氣使用，無人船不同于無人機，可以近距離靠近航標對航標進行檢查，霧霾天氣對于航標巡檢的效果影響更小，觀察更準確。應(yīng)為無人船的體積不大，目前最大的不超過10米，所以在使用時不用擔(dān)心通航限制，使用更靈活。

（3）功能更豐富

隨著技術(shù)的成熟，未來無人船可以搭載機器人對航標進行簡單的維護保養(yǎng)工作，比如擦拭燈器、太陽能板，對航標本體進行除銹噴漆等工作。同時，也可搭載水下機器人對航標錨鏈進行檢測。另外，無人船的載荷比無人機大很多，如有航標漂失時，可用無人船對漂失航標進行追蹤，并把航標拖拽回基地，能夠節(jié)約大量人力物力。

4 結(jié)束語

未來很多危險或者重復(fù)的工作都會向無人化、智能化、標準化的方向發(fā)展，機器人不一定是去做很多高大上的事情，也可以做很多實實在在、能幫助到日常工作、生活的事情。相信通過無人設(shè)備在發(fā)展，一定可以很大程度的提高航標管理水平。通過無人機與無人船的相互協(xié)作，我們可以足不出戶就能實時掌握航標的動態(tài)情況，節(jié)約大量的人力物力，降低能源消耗，具有很好的經(jīng)濟效益，對于實現(xiàn)“三化”建設(shè)有重要的推動意義。

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高建豐 1973年9月23日 男 漢族

北海航海保障中心航標導(dǎo)航處（值班室）高級船長 研究方向為船舶管理與無人船應(yīng)用

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