王哲

摘? 要：隨著科技水平的全面發(fā)展，無(wú)人機(jī)、無(wú)人船等高科技產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于測(cè)繪的各個(gè)領(lǐng)域。而響應(yīng)行業(yè)的發(fā)展需求，智能無(wú)人測(cè)量船代替人工完成在淺水區(qū)河道水下地形的測(cè)量工作，提高測(cè)量精準(zhǔn)度并減少人員涉水風(fēng)險(xiǎn)，使測(cè)量技術(shù)又提高一個(gè)維度。該文通過(guò)敘述智能無(wú)人測(cè)量船的功能優(yōu)勢(shì)，很好地詮釋了它在河道水下地形測(cè)量應(yīng)用中的價(jià)值，同時(shí)對(duì)優(yōu)化應(yīng)用效果提出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：智能無(wú)人測(cè)量船? 水下地形? 河道測(cè)量

中圖分類(lèi)號(hào)：P715 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）02（c）-0050-02

為了能夠更加快速及時(shí)地清理疏通河道、水庫(kù)中的淤泥和垃圾，人們?cè)谧罱鼛啄曛虚_(kāi)始重視水下地形測(cè)量的相關(guān)工作，而利用最新研發(fā)的智能無(wú)人測(cè)量船對(duì)水下地形進(jìn)行測(cè)量，所得結(jié)果更為真實(shí)準(zhǔn)確，為完成整個(gè)項(xiàng)目打下良好的基礎(chǔ)。

1? 智能無(wú)人測(cè)量船的主要功能

在進(jìn)行水上測(cè)繪工作時(shí)，由于受人員涉水風(fēng)險(xiǎn)的影響測(cè)量進(jìn)度總是一再放緩，面對(duì)這一問(wèn)題無(wú)人船水下測(cè)量系統(tǒng)給出了最佳的解決方案，同時(shí)還擴(kuò)大了水上測(cè)量的作業(yè)范圍，創(chuàng)造出自動(dòng)化無(wú)人駕駛水上測(cè)繪新技能。此外，想要將這些逐一實(shí)現(xiàn)，除了具備普通的航行設(shè)備外，無(wú)人船還要同時(shí)具備智能避障、實(shí)時(shí)通信和自主導(dǎo)航三大重要設(shè)備，而且必須做到自動(dòng)采集數(shù)據(jù)和平穩(wěn)持久地航行等。最終將各系統(tǒng)間的功能進(jìn)行有效整合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水上自動(dòng)化測(cè)繪。作為一種高級(jí)的水上可移動(dòng)測(cè)量設(shè)備，無(wú)人船主要分為探測(cè)船和岸基礎(chǔ)控制系統(tǒng)單元兩個(gè)部分。

第一，探測(cè)船。探測(cè)船包括船體、推進(jìn)器、船載主控系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、基礎(chǔ)電源以及無(wú)線傳輸系統(tǒng)等。

第二，岸基礎(chǔ)控制系統(tǒng)單元。其主要包含筆記本電腦、基礎(chǔ)性通信單元和基站。

此處需要特別關(guān)注的是，作為一項(xiàng)基礎(chǔ)通訊技術(shù)，連接探測(cè)船與岸基礎(chǔ)控制系統(tǒng)單元并利用控制軟件完成數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)互動(dòng)，岸基礎(chǔ)控制系統(tǒng)單元能夠隨時(shí)接收有效的船體運(yùn)行參數(shù)以及水深數(shù)據(jù)，同時(shí)確保能夠?qū)?shù)據(jù)及時(shí)做出處理，與普通的RTK工程測(cè)量技術(shù)相比較，既能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)接模式，又能確保整體管控效率的完整性和運(yùn)行體系的系統(tǒng)化程度[1]。

2? 智能無(wú)人測(cè)量船在河道水下地形測(cè)量中的應(yīng)用

該文將以對(duì)某地區(qū)的河道水下地形測(cè)量為例，就采用無(wú)人船測(cè)量技術(shù)。本身是集成化的三體船型，船體總長(zhǎng)度約有1.8m，寬度則為1.1m，吃水程度可達(dá)0.2m，可操作遙控的距離達(dá)道2km以上，基礎(chǔ)航行速度為2m/h。船的整體續(xù)航時(shí)間共計(jì)6h， 續(xù)航里程則為30km。如果行駛于正常的海上環(huán)境中，船體運(yùn)行能夠保持平穩(wěn)的狀態(tài)，至少能夠阻擋五級(jí)海風(fēng)和三級(jí)海浪。制作該船體的原材料主要為高強(qiáng)度玻璃鋼，其優(yōu)勢(shì)在于耐碰撞且自身體重較輕。在設(shè)計(jì)船體系統(tǒng)時(shí)主要采用了測(cè)深系統(tǒng)、側(cè)掃聲吶系統(tǒng)和CCD相機(jī)，同時(shí)采用機(jī)器人智能化控制系統(tǒng)，確保在系統(tǒng)智能化控制條件下有效判定信號(hào)，使預(yù)估位置更加準(zhǔn)確，達(dá)到安全管理的標(biāo)準(zhǔn)[2]。

在該地區(qū)的河道水下地形測(cè)量項(xiàng)目中應(yīng)用智能無(wú)人測(cè)量船，能過(guò)全面測(cè)定地下深度0.15～300m之間的復(fù)雜地形體系，在不受環(huán)境影響的情況下還能滿足測(cè)量的其他各方面要求。

首先，涉及測(cè)量的相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際要求和運(yùn)行體系，建立實(shí)地勘探和遙感影像參數(shù)體系，而且要集中設(shè)計(jì)相應(yīng)的斷面，根據(jù)測(cè)量所得數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)一步鎖定斷面的基礎(chǔ)性間距。而且，還要在各大拐彎處設(shè)置相應(yīng)的斷面結(jié)構(gòu)，其間距要控制在大約50m的范圍內(nèi)，必須按照所制定的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)嚴(yán)格判斷斷面的實(shí)際參數(shù)和數(shù)量。

其次，根據(jù)此處水域的實(shí)際情況進(jìn)行系統(tǒng)化融合并展開(kāi)深度處理，在實(shí)際水域測(cè)量工作中往往會(huì)受到各種因素的影響。所以，自動(dòng)航線測(cè)量一旦不能準(zhǔn)時(shí)啟動(dòng)，就必須臨時(shí)改用手動(dòng)遙控模式對(duì)具體數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定。同時(shí)，建立無(wú)人船與基站操作人員的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，并確保數(shù)據(jù)傳送順暢，也可充分利用對(duì)講機(jī)功能進(jìn)行內(nèi)容確認(rèn)和溝通交流。

再次，安排專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)人員控制好岸基系統(tǒng)的基站位置，輔助無(wú)人船順利完成一系列測(cè)量流程并且達(dá)到預(yù)期效果，確?？刂茊卧跓o(wú)障礙條件下與無(wú)人船完成數(shù)據(jù)交流，最好能將基站管理位置建立在中心位置，可隨時(shí)查看無(wú)人船的操控者與基站操作員在傳遞信息時(shí)是否確保其完整性和及時(shí)性，最終判定其實(shí)際位置?？傮w來(lái)說(shuō)，當(dāng)采用無(wú)人船測(cè)量河道水下地形時(shí)，所有的操作人員都要時(shí)刻關(guān)注具體元件所面對(duì)的實(shí)際問(wèn)題。

最后，根據(jù)斷面的測(cè)量數(shù)據(jù)，一定要確保每條斷面均經(jīng)由無(wú)人船反復(fù)巡視，進(jìn)一步確保所得水深數(shù)據(jù)采集的真實(shí)性和有效性，最后集中管控?cái)嗝娓叱厅c(diǎn)的采集方案[3]。

3? 優(yōu)化智能無(wú)人測(cè)量船應(yīng)用效果的建議

在相關(guān)測(cè)量工作中若想真正提高無(wú)人船的運(yùn)行效率，必須建立全面的系統(tǒng)化運(yùn)用機(jī)制和運(yùn)行管理約束機(jī)制，進(jìn)一步整合相關(guān)技術(shù)的完整性，把每一個(gè)相關(guān)元件的使用價(jià)值都發(fā)揮到極致。

首先，在使用無(wú)人船對(duì)河道水下地形測(cè)量的過(guò)程中，要全方位改良技術(shù)體系并提高運(yùn)行效率，其中最重要的當(dāng)屬智能化避障功能，當(dāng)面對(duì)惡劣環(huán)境仍保持高效率作業(yè)狀態(tài)，提高整體項(xiàng)目的運(yùn)行速度，展示出技術(shù)體系的最高使用價(jià)值。此處需要特別關(guān)注的是，在實(shí)際測(cè)量工作中，無(wú)人船的操控者往往會(huì)受自身視線感官的影響，無(wú)法準(zhǔn)確判定障礙物所在的實(shí)際距離，成為操作過(guò)程中的一大安全隱患。那么，針對(duì)此安全隱患探測(cè)元件的作用得以發(fā)揮，有效避免了船體與巖壁的相互碰撞，降低無(wú)人船受損程度，提高測(cè)量精準(zhǔn)度。

其次，同樣受其關(guān)注的還有岸基系統(tǒng)，需要確保岸基系統(tǒng)控制單元與無(wú)人船兩者間信息模塊的完整性和有效性，對(duì)于流程的管理需達(dá)到統(tǒng)一的測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，在傳遞河道斷面數(shù)據(jù)過(guò)程中必須確保其實(shí)時(shí)性，同時(shí)要合理利用通訊模塊把具體數(shù)據(jù)快速傳送給數(shù)據(jù)控制中心，假如在傳輸過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)記錄在冊(cè)，確保以最佳狀態(tài)完成整個(gè)技術(shù)運(yùn)行。

最后，如果需要用到手動(dòng)模式，需將視頻傳輸模塊的完整性作為重點(diǎn)考察對(duì)象，當(dāng)面臨不確定因素時(shí)可結(jié)合安裝的攝像頭所記錄的內(nèi)容來(lái)完善數(shù)據(jù)采集和分析，它能使用超聲波做自動(dòng)避障處理，能夠快速計(jì)算障礙物與船體之間的實(shí)際距離，避免相互碰撞帶來(lái)的不必要損失。

4? 結(jié)語(yǔ)

隨著眾多高科技產(chǎn)品的涌入，未來(lái)的航道維護(hù)領(lǐng)域?qū)⒚媾R重大改革。智能的自動(dòng)化設(shè)備代替人工完成河段航道維護(hù)工作，那么也就意味著留下來(lái)所從事這份工作的人必須熟練掌握各種測(cè)量?jī)x器設(shè)備的操作方式，只要將設(shè)備放在無(wú)人船山，僅需少量人甚至一個(gè)人就能完成多項(xiàng)測(cè)量工作，因此工作效率也就此提升。總而言之，在智能無(wú)人測(cè)量船的應(yīng)用過(guò)程中，參與相關(guān)測(cè)量的工作人員必須先從管理系統(tǒng)開(kāi)始，在整合管控效果的同時(shí)還需保證無(wú)人船應(yīng)用的完整性和有效性，為今后實(shí)施監(jiān)控管理機(jī)制打下良好的基礎(chǔ)。充分發(fā)揮智能無(wú)人測(cè)量船的自動(dòng)化、可擴(kuò)展等高效率優(yōu)勢(shì)，輔助河道水下地形測(cè)量工作，提高其作業(yè)水平，將船舶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展推向另一個(gè)高度。

參考文獻(xiàn)

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