鐘興富 李超華

摘 要：水面智能無(wú)人船是除無(wú)人機(jī)之外的又一項(xiàng)新型水上安全監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)維護(hù)的設(shè)備，水面智能無(wú)人船的合理應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)燈浮標(biāo)的維護(hù)。本文首先介紹了水面智能無(wú)人船及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在其基礎(chǔ)上，分析了水面智能無(wú)人船在燈浮標(biāo)維護(hù)工作中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水面智能無(wú)人船 維護(hù)方法 燈浮標(biāo) 日常巡檢

1.引言

航標(biāo)是保障船舶安全航行的重要設(shè)施，截止到2018年年底，沿海航標(biāo)數(shù)量接近1.6萬(wàn)座，其中燈浮標(biāo)的數(shù)量為0.4萬(wàn)座。燈浮標(biāo)的維護(hù)工作總量和難度均為相關(guān)領(lǐng)域工作人員帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。使用水面智能無(wú)人船可對(duì)燈浮標(biāo)進(jìn)行有效維護(hù)，所以本文的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

2.水面智能無(wú)人船及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1水面智能無(wú)人船概述

水面智能無(wú)人船簡(jiǎn)稱無(wú)人駕駛船或無(wú)人船，以動(dòng)力船體作為平臺(tái)，搭載控制設(shè)備、通信設(shè)備和特殊功能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)特殊工作目標(biāo)。水面智能無(wú)人船主要以地面基站或者母船控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。無(wú)線通訊系統(tǒng)助力于控制中心的各項(xiàng)監(jiān)管和控制工作，進(jìn)而完成無(wú)人船發(fā)送出的各種數(shù)據(jù)信號(hào)的接收工作。通過(guò)對(duì)接收到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以更好地掌握無(wú)人船運(yùn)行狀態(tài)。目前，水面智能無(wú)人船仍有較高的研究熱度，但是對(duì)其應(yīng)用的研究主要集中在軍事領(lǐng)域。隨著人類對(duì)于海洋的持續(xù)探索，將水面智能無(wú)人船應(yīng)用到海洋商業(yè)開(kāi)發(fā)以及巡航檢驗(yàn)工作等方面，有利于發(fā)現(xiàn)這些領(lǐng)域的廣闊發(fā)展前景。

2.2水面智能無(wú)人船優(yōu)勢(shì)

（1）功能豐富

將預(yù)先設(shè)定好系統(tǒng)參數(shù)的智能機(jī)器人搭載到無(wú)人船上，可根據(jù)實(shí)際情況，觸發(fā)相關(guān)指令，完成巡航、檢測(cè)與問(wèn)題處理。比如，無(wú)人船上搭載的智能機(jī)器人可以對(duì)航標(biāo)的太陽(yáng)能板和燈器進(jìn)行擦拭，對(duì)航標(biāo)本身存在的銹蝕問(wèn)題除銹和噴漆保養(yǎng)。而且，無(wú)人船搭載的水下機(jī)器人還對(duì)航標(biāo)的錨鏈狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。與無(wú)人機(jī)相比，水面智能無(wú)人船的載荷更大，如果在日常巡檢中發(fā)現(xiàn)了航標(biāo)漂失的問(wèn)題，可以使用無(wú)人船對(duì)漂失的航標(biāo)進(jìn)行追蹤，將丟失航標(biāo)的坐標(biāo)參數(shù)發(fā)回到控制中心，由控制中心制定尋回方案。這一環(huán)節(jié)不需要工作人員直接到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定位、追蹤和尋回操作，有效地節(jié)約了人力物力，而且還提高了航標(biāo)尋回的實(shí)際效率，將損失控制在最低范圍之內(nèi)。

（2）成本低廉

水面智能無(wú)人船在實(shí)際運(yùn)行中僅需要二至三名工作人員進(jìn)行操作管理，這一運(yùn)行模式有效地節(jié)約了人力和物力。并且，我國(guó)現(xiàn)階段研究的水面智能無(wú)人船設(shè)備最高的航速已經(jīng)達(dá)到了30節(jié)，續(xù)航能力較比之前有了大幅度提升，最高可以達(dá)到上百公里，可以滿足轄區(qū)內(nèi)絕大部分航標(biāo)的巡檢工作，體現(xiàn)出了較高的性價(jià)比。

（3）范圍廣闊

與無(wú)人機(jī)相比，水面智能無(wú)人船的適用范圍更加廣泛。在實(shí)際的應(yīng)用中，無(wú)人機(jī)無(wú)法在霧霾天氣使用，而無(wú)人船可以有效地突破這一技術(shù)壁壘，即便是在霧霾天氣中也能近距離靠近巡航目標(biāo)，在不影響航標(biāo)正常運(yùn)行的情況下對(duì)其進(jìn)行檢查。霧霾天氣以及其他惡劣天氣對(duì)無(wú)人船巡航檢查結(jié)果精準(zhǔn)度影響較小。而且，目前我國(guó)投入使用的無(wú)人船船身最大不超過(guò)10m，無(wú)人船本身的體積不大，運(yùn)行更加靈活，在實(shí)際的應(yīng)用中不會(huì)產(chǎn)生通航限制問(wèn)題。

3.水面智能無(wú)人船在燈浮標(biāo)維護(hù)工作中的應(yīng)用研究

3.1燈浮標(biāo)維護(hù)現(xiàn)狀

（1）維護(hù)內(nèi)容

現(xiàn)場(chǎng)巡檢與維護(hù)工作中，主要的維護(hù)內(nèi)容包括了航標(biāo)的顏色、結(jié)構(gòu)以及燈質(zhì)，并對(duì)航標(biāo)的位置進(jìn)行核對(duì)，檢查電壓和電流并校對(duì)燈質(zhì)，同時(shí)還要對(duì)設(shè)備與標(biāo)體進(jìn)行清潔。與此同時(shí)，航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)沿海航標(biāo)維護(hù)工作中進(jìn)行了全面應(yīng)用，但是目前的技術(shù)水平僅能滿足設(shè)備系統(tǒng)電流、電壓、燈質(zhì)與位置的檢查，而且在檢驗(yàn)工作中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題還需要工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核驗(yàn)，因此這一方法只能作為日常巡航維護(hù)工作的補(bǔ)充手段。

（2）維護(hù)方法

燈浮標(biāo)維護(hù)工作主要分為了航標(biāo)巡檢以及航標(biāo)保養(yǎng)等兩種方法。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)燈浮標(biāo)航標(biāo)巡檢工作主要是通過(guò)航標(biāo)日常巡檢與維護(hù)的方式實(shí)現(xiàn)。工作中，首先需要制定出年度、季度、月度的檢驗(yàn)工作計(jì)劃表，檢驗(yàn)的內(nèi)容要涉及到外形、位移、結(jié)構(gòu)腐蝕性等多項(xiàng)內(nèi)容。其次，在工作中嚴(yán)格地落實(shí)日常檢測(cè)項(xiàng)目，并對(duì)其中存在的故障以及失常問(wèn)題進(jìn)行修復(fù)。最后，以年度為周期定期對(duì)航標(biāo)進(jìn)行全面細(xì)致地保養(yǎng)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢查和系統(tǒng)維護(hù)，以維持航標(biāo)整體的穩(wěn)定性。

3.2水面智能無(wú)人船的應(yīng)用

（1）日常巡檢

日常工作中，工作人員要根據(jù)巡檢的計(jì)劃，遙控水面智能無(wú)人船到達(dá)指定的海域，使用定位、船載攝像以及傳輸設(shè)備，攝像設(shè)備拍攝將這一海域內(nèi)的燈浮標(biāo)的顏色、結(jié)構(gòu)、燈光和實(shí)時(shí)位置等信息畫面進(jìn)行集成并以傳輸設(shè)備傳輸?shù)讲僮骺刂浦行?，接受工作人員的檢查。同時(shí)，在日常巡檢工作中，無(wú)人船還要將發(fā)現(xiàn)的小型船舶系泊在浮標(biāo)上以及其他可能對(duì)浮標(biāo)效能產(chǎn)生影響的情況，使用聲音和雷達(dá)等設(shè)備進(jìn)行驅(qū)趕，并利用視頻系統(tǒng)進(jìn)行取證。

例如，南海航海保障中心的工作人員在日常巡檢中使用了水面智能無(wú)人船對(duì)航標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行了巡檢。巡檢中使用了surf沖浪者型號(hào)無(wú)人船設(shè)備，對(duì)巡檢的具體效果以及代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工駕駛船只進(jìn)行巡檢工作的可能性進(jìn)行了探索。巡檢中重點(diǎn)對(duì)南海航道兩側(cè)的燈浮標(biāo)進(jìn)行了日常巡檢，主要內(nèi)容為航標(biāo)檢查以及位移狀況測(cè)定。經(jīng)過(guò)了巡航檢查后，工作人員精準(zhǔn)地掌握了燈浮標(biāo)的編號(hào)以及外形結(jié)構(gòu)是否存在變形和損壞等情況，通過(guò)激光測(cè)距儀還測(cè)算了航標(biāo)坐標(biāo)，通過(guò)對(duì)原本的坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，判定航標(biāo)是否存在位移問(wèn)題。不僅如此，surf沖浪者號(hào)水面智能無(wú)人船設(shè)備搭載了CCD相機(jī)，有效的拍攝范圍可以達(dá)到97°，自動(dòng)測(cè)量狀態(tài)下的船速為2m/s，最高速度可以達(dá)到3m/s，續(xù)航時(shí)間超過(guò)了10h，抗風(fēng)能力達(dá)到了最高5m/s，即便在惡劣天氣下也能正常運(yùn)行并精準(zhǔn)測(cè)量得到所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

（2）突發(fā)應(yīng)急航標(biāo)管理部門的工作人員在工作中可能會(huì)遇到引航、海事等單位或者個(gè)人發(fā)布的航標(biāo)失常信息，此類問(wèn)題在航標(biāo)巡檢中也能被發(fā)現(xiàn)。通常情況下，航標(biāo)信息管理部門的工作人員需要先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)之后，判斷信息是否真實(shí)，才能做出相應(yīng)的處理方案。比如，針對(duì)航標(biāo)失常情況，要根據(jù)具體的失常問(wèn)題以及嚴(yán)重程度，制定出修復(fù)措施。但是，經(jīng)過(guò)“接收信息-到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)-確認(rèn)信息-判斷問(wèn)題-返回控制中心-制定方案”的全過(guò)程之后，往往不能在第一時(shí)間對(duì)此類突發(fā)事件進(jìn)行應(yīng)急處理，延誤了最佳的修復(fù)時(shí)間。應(yīng)用水面智能無(wú)人船可以在接收到問(wèn)題信息的第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，并使用智能設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的浮標(biāo)情況進(jìn)行判斷，工作人員通過(guò)視頻監(jiān)控設(shè)備就可以直觀地看到航標(biāo)的具體狀況，進(jìn)而制定出相應(yīng)的問(wèn)題解決方案。這一操作方法有效地節(jié)約了應(yīng)急事件處理的時(shí)間，提高了燈浮標(biāo)問(wèn)題解決的效率。

在5G時(shí)代即將全面到來(lái)以及我國(guó)對(duì)北斗系統(tǒng)大力推廣的背景下，將水面智能無(wú)人船和5G遠(yuǎn)程駕駛系統(tǒng)以及北斗技術(shù)相互結(jié)合，借助“黑科技”解決人工巡航的成本高與管理難問(wèn)題。比如，中國(guó)聯(lián)通首創(chuàng)了5G無(wú)人船巡航技術(shù)，在船體都在高清攝像頭、傳感設(shè)備和探測(cè)儀，可以實(shí)現(xiàn)視頻信息、水質(zhì)、水深以及燈浮標(biāo)狀態(tài)的探測(cè)，為現(xiàn)代航運(yùn)領(lǐng)域的發(fā)展提供了全新且靈活的數(shù)據(jù)采集模式，有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)固定式數(shù)據(jù)信息采集工作存在的局限性，為航運(yùn)監(jiān)測(cè)提供了強(qiáng)有力的支撐。

4.總結(jié)

綜上所述，國(guó)際貿(mào)易總運(yùn)輸量的60%以上以及中國(guó)進(jìn)出口貿(mào)易運(yùn)輸總量的90%以上都是通過(guò)海上運(yùn)輸方式實(shí)現(xiàn)，燈浮標(biāo)的維護(hù)工作對(duì)于航運(yùn)事業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。對(duì)此，相關(guān)工作人員要在實(shí)際工作中，持續(xù)推進(jìn)水面智能無(wú)人船的實(shí)踐應(yīng)用，發(fā)揮出無(wú)人船的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)燈浮標(biāo)的有效維護(hù)。

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