鐘俊陽

摘? 要：本文以閔行海事局轄區(qū)情況為例，針對黃浦江段現(xiàn)有的水上監(jiān)管模式存在的問題，引入無人機空中監(jiān)管概念，探索無人機在黃浦江水域的海事監(jiān)管中的技術(shù)要求、運用場景和運用模式，提出無人機技術(shù)在黃浦江應(yīng)用的解決方案。

關(guān)鍵詞：無人機;海事;水域監(jiān)管;立體監(jiān)管

0 引 言

上海黃浦江段，航道復(fù)雜，彎頭眾多，并且是上海港通航密度最大的水域之一，據(jù)海事部門不完全統(tǒng)計，黃浦江閔行段2019年船舶日流量最高達2 061艘次，日均流量1 600余艘次;監(jiān)管對象復(fù)雜，既有內(nèi)河船又有海船，存在砂石料船、危險品船、運糧船、鋼材船、港口工程船、疏浚船、拖輪、環(huán)運船等眾多船種。隨著轄區(qū)大型水上工程增多，郵輪、游艇等新興產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，風(fēng)險因素不斷增加，海事監(jiān)管難度持續(xù)增大，水上安全監(jiān)管、人命救助和環(huán)境污染防治任務(wù)日益繁重。傳統(tǒng)的監(jiān)管手段已難以適應(yīng)日趨復(fù)雜的海事管理工作，借助科技力量來解決目前執(zhí)法對象和執(zhí)法力量不匹配的問題，進一步提升海事監(jiān)管效率是海事部門急需研究的重要課題。

1 目前黃浦江水域監(jiān)管體系存在的不足

水上運輸是經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐，黃浦江作為上海的重要水上運輸通道，通航量日趨上升，通航環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜，監(jiān)管壓力也不斷增強，海事監(jiān)管工作需要逐步完善和提高方能適應(yīng)新形勢下的水上監(jiān)管要求。目前，在黃浦江水域監(jiān)管主要存在以下幾個問題：

（1）傳統(tǒng)輪艇巡航效率低

傳統(tǒng)輪艇巡航航速有限，而黃浦江水域海巡執(zhí)法大隊轄區(qū)狹長，輪艇全轄區(qū)覆蓋巡航耗時長，且輪艇只能處置目視范圍內(nèi)的情況，無法對全轄區(qū)有一個整體的把握，因此態(tài)勢感知能力較弱。且輪艇易受到人疲勞因素的影響，在完成日常巡航執(zhí)法工作以外，難以進一步提升對整個轄區(qū)的控制能力。在經(jīng)濟性方面，輪艇出動需要花費更大的成本，耗費大量燃油，不符合新時代節(jié)能環(huán)保的要求。

（2）電子巡航/CCTV存在缺陷

電子巡航作為技術(shù)手段廣泛應(yīng)用于海事監(jiān)管，但電子巡航系統(tǒng)過于依賴于船舶AIS開啟率，一旦船舶故意違法關(guān)閉AIS則將失去對該船舶的有效監(jiān)管;此外，受到AIS基站布置以及AIS通信帶寬的影響，常出現(xiàn)信號丟失的情況，無法完全滿足海事日常監(jiān)管要求。而CCTV系統(tǒng)攝像頭安裝位置固定，容易存在死角，且受限于視頻傳輸帶寬的影響，高清/超高清視頻實時傳輸存在成本高昂的缺點，無法大面積安裝。

（3）水上動態(tài)船監(jiān)管與靜態(tài)船監(jiān)管數(shù)量不匹配

動態(tài)船舶是引發(fā)水上交通事故的重要因素。按目前監(jiān)管模式，輪艇工作強度已趨于飽和，且CCTV和電子巡航系統(tǒng)因固有缺陷導(dǎo)致無法完全滿足海事日常對動態(tài)船舶的監(jiān)管，最終造成目前黃浦江水域海事監(jiān)管存在對靜態(tài)船監(jiān)管嚴(yán)格，對動態(tài)船監(jiān)管乏力的局面。究其根本，主因還是在于無法快速有效的獲取目前轄區(qū)船舶作業(yè)航行的動態(tài)。

2 無人機在黃浦江水域海事監(jiān)管應(yīng)用的技術(shù)優(yōu)勢

針對上述問題，我們引入一種全新的監(jiān)管手段——無人機，通過無人機空中俯視視角，打造一個多角度、全方位的水上立體監(jiān)管體系來應(yīng)對日益嚴(yán)峻的水上監(jiān)管形勢。相對于傳統(tǒng)的監(jiān)管手段，無人機具有以下優(yōu)勢：

（1）機動靈活，反應(yīng)快速

相對于輪艇，無人機體積小、重量輕、攜帶方便，起飛比較方便，多旋翼無人機甚至不需要跑道，對起飛環(huán)境要求較低，可以從岸上或輪艇甲板上進行起降。目前所用型號輪艇巡航速度普遍不高于12 kn，無人機巡航速度普遍在30 kn以上，因此能夠更快速地到達目標(biāo)區(qū)域，且相較于輪艇航前準(zhǔn)備時間短，有著更快的出動速度，結(jié)合飛行速度快的優(yōu)勢，能夠使用更少的時間對轄區(qū)進行覆蓋監(jiān)管。

（2）巡視區(qū)域廣，實時性強

無人機飛得高，看得遠(yuǎn)，具備由上而下的“上帝視角”，視野比輪艇平面視角要寬廣得多，相同時間內(nèi)的巡視面積遠(yuǎn)高于輪艇，同時無人機可深入指定區(qū)域，不受限于環(huán)境如水深等因素，可最大限度接近被觀測目標(biāo)，距近離、多角度地拍攝記錄有用情報信息，并能夠通搭建移動網(wǎng)絡(luò)通信，將實時圖傳傳輸?shù)街笓]中心，為上級部門應(yīng)急決策提供更具有時效性、更有決策價值的現(xiàn)場信息。

（3）操作簡便，安全風(fēng)險低

相對于輪艇，普通執(zhí)法人員在經(jīng)過短時間的理論、實踐操作培訓(xùn)后，就可以熟練掌握操作技能。且目前由于無人機技術(shù)的不斷進步，無人機系統(tǒng)已可以適應(yīng)復(fù)雜的氣象環(huán)境，能夠在大多數(shù)情況下安全飛行。且執(zhí)法人員在通常情況下都以遠(yuǎn)程操作為主，并不深入現(xiàn)場，在一般情況下不容易造成內(nèi)部安全問題，安全風(fēng)險較低。

（4）掛載靈活，任務(wù)適應(yīng)性強

無人機經(jīng)過多年的發(fā)展，有效載荷能力不斷提升，這就為功能吊艙的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。目前，市面上已經(jīng)具有多重功能的吊艙，如紅外熱成像吊艙，主要應(yīng)用于人員搜救領(lǐng)域;嗅探測硫吊艙，主要應(yīng)用于大氣污染防治領(lǐng)域;超大焦距攝像頭，主要應(yīng)用于安防領(lǐng)域等。只要根據(jù)需求，制作多功能吊艙，即可滿足任務(wù)要求。

3 黃浦江無人機海事監(jiān)管應(yīng)用方案

3.1無人機的選型

目前，市面上主流民用無人機以固定翼無人機和多旋翼無人機為主。固定翼無人機的特點是飛行時間長、飛行速度快，但存在對起飛降落要求高，需要專門飛行跑道的缺點。此外，固定翼無人機無法做到精準(zhǔn)懸停，在目標(biāo)上空長時間停留難度較大，一般只能采取盤旋的方式進行，需要較大的空域。多旋翼無人機特點是操作簡單，對起飛降落場地要求較低，可在目標(biāo)上空精準(zhǔn)懸停，但存在續(xù)航時間短的問題。

黃浦江是上海地標(biāo)性河流，流經(jīng)上海市區(qū)，高樓林立，且黃浦江跨江大橋數(shù)量眾多，江邊作業(yè)碼頭等易對飛行造成一定程度的影響。無人機在黃浦江中運用必須具備起降簡易，機動靈活的要求，多旋翼無人機因其特點，可滿足黃浦江絕大部分應(yīng)用場景需求。

3.2 無人機布點要求

由于黃浦江建有數(shù)量眾多的跨江大橋，跨江大橋主橋墩高度普遍在200 m以上，且黃浦江地處上海，東有浦東機場，西有虹橋機場，無人機最大飛行高度受到嚴(yán)格制約。黃浦江跨江大橋，如閔浦大橋、徐浦大橋等，橋梁為斜拉結(jié)構(gòu)，橋梁斜拉索易對無人機與操控臺之間的信號傳輸造成干擾，通過實際測試，無人機在飛躍跨江大橋后極易出現(xiàn)信號丟失情況。因此，跨江大橋?qū)o人機布點產(chǎn)生較大影響，把無人機巡航區(qū)域分割成多個區(qū)塊。無人機應(yīng)部署于兩橋之間水域，負(fù)責(zé)該區(qū)段的空中監(jiān)管。

3.3 無人機在黃浦江海事監(jiān)管中的用途

以目前應(yīng)用測試的M300RTK型四旋翼無人機為例，該無人機搭載一枚200倍變焦攝像頭，以及一部高分貝喊話器，可執(zhí)行三大類的海事監(jiān)管任務(wù)。

（1）非接觸式檢查取證

無人機搭載的高清變焦攝像頭可通過大幅度變焦，通過拍照和錄像的方式對顯性違章行為進行空中取證，可清晰辨認(rèn)船舶船名以及各類違法情況。目前，通過無人機與后臺其他系統(tǒng)配合，已實現(xiàn)船名標(biāo)識不清、右舷違規(guī)追越、未按規(guī)定保持正規(guī)瞭望、超寬靠泊、反航道航行、未保持AIS處于正常工作狀態(tài)、未進行進出港報告、違規(guī)錨泊八大類的顯性違章的非接觸式查處。

（2）轄區(qū)水域空中巡查

目前，測試所用的M300RTK型無人機續(xù)航時間實測約為40 min，最遠(yuǎn)飛行半徑約5 km，從而實現(xiàn)了對轄區(qū)的大范圍空中巡航。無人機通過空中視角并結(jié)合高清攝像頭，可更輕易發(fā)現(xiàn)轄區(qū)風(fēng)險點，可通過機載喊話器，對發(fā)現(xiàn)的隱患進行排除。通過測試，目前無人機已可執(zhí)行危險品船動態(tài)監(jiān)管、客渡船動態(tài)監(jiān)管、重點水域（如彎頭）通航秩序監(jiān)管、大型船舶靠離泊監(jiān)控、防污染作業(yè)現(xiàn)場監(jiān)管、水工作業(yè)監(jiān)督檢查、事故險情現(xiàn)場情況核實、極端天氣情況安全宣貫和監(jiān)管八大類巡查任務(wù)。

（3）突發(fā)事件應(yīng)急處置

多旋翼無人機具備起飛準(zhǔn)備簡單，快速反應(yīng)，快速抵達現(xiàn)場和可將現(xiàn)場畫面實時直播的特點，可用于應(yīng)對突發(fā)事件的應(yīng)急處置。目前，其已可執(zhí)行落水人員搜尋、水上污染源搜尋、肇事船追逃、事故現(xiàn)場實時畫面回傳等任務(wù)。未來在配備拋投裝置后，無人機具備了拋投救生衣、救生圈的能力，亦可用于對落水人員的救助。

3.4 無人機在海事監(jiān)管中的運行模式

（1）無人機定位

海事監(jiān)管最主要、最直接的抓手為各海巡執(zhí)法大隊?？蓪o人機配置于各海巡執(zhí)法大隊，以強化海巡執(zhí)法大隊對現(xiàn)場的掌控能力。目前，各大隊負(fù)責(zé)無人機日常巡航和執(zhí)法工作的開展，對無人機系統(tǒng)硬件/軟件負(fù)責(zé)，包括飛手管理、無人機日常養(yǎng)護等、無人機軟件系統(tǒng)維護等工作。

（2）無人機工作模式

日常的無人機巡航執(zhí)法主要由每日定時的“打卡”式全面巡航，與電子巡航系統(tǒng)/現(xiàn)場巡邏艇聯(lián)動的“點穴”式執(zhí)法及突發(fā)事件應(yīng)急處置行動組成。

每日定時“打卡”式巡航指的是通過梳理轄區(qū)風(fēng)險點，整理適合無人機執(zhí)行的任務(wù)，制作轄區(qū)風(fēng)險點清單，無人機根據(jù)清單進行全域范圍進行精細(xì)化巡航，取代部分巡邏艇水域巡航的職責(zé)，對轄區(qū)通航環(huán)境進行梳理，同時對顯性違章進行查處。

“點穴”式執(zhí)法指的是除“打卡”式全面巡航以外的，對轄區(qū)出現(xiàn)的顯性違章或者通航類隱患進行針對性查處。大隊通過二級電子巡航系統(tǒng)及CCTV對轄區(qū)進行全方位監(jiān)控，并對發(fā)現(xiàn)的問題進行處置，若處置無效，則觸發(fā)無人機“點穴”式執(zhí)法機制，放飛無人機對出現(xiàn)的問題進行針對性查處。此外，巡邏艇也可作為觸發(fā)無人機“點穴”式執(zhí)法的手段，當(dāng)巡邏艇在現(xiàn)場巡航過程中遇到難以取證的情景，可呼叫無人機前往現(xiàn)場進行航拍取證。

突發(fā)事件應(yīng)急處置行動指的是當(dāng)遇到突發(fā)事件，如水上交通事故、水上污染事故等，無人機應(yīng)根據(jù)預(yù)案要求緊急升空，前往現(xiàn)場查看情況，并建立直播鏈路將現(xiàn)場情況傳輸至指揮中心以方便指揮中心進行現(xiàn)場決策，并執(zhí)行指揮中心指令，進行交通流組織或執(zhí)行事故取證等行動。

4 黃浦江無人機海事監(jiān)管應(yīng)用成效

經(jīng)過實際測試，多旋翼無人機能夠在黃浦江水域執(zhí)行巡航執(zhí)法任務(wù)，并且取得了不錯的成效：

（1）節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟高效

以17米級海事巡邏艇為例，該級別巡邏艇執(zhí)行任務(wù)時正常油耗約為18 l/h，且巡邏艇使用成本還包括設(shè)備損耗等因素，運行成本高昂。而多旋翼無人機以電池為動力來源，以M300RTK型無人機為例，一組電池共計8 000 mA時可供無人機飛行40 min，與巡邏艇相比，無人機的經(jīng)濟性更加出眾。目前黃浦江巡邏艇巡航速度一般不超過12 kn，而多旋翼無人機正常飛行速度大約在30 kn左右。完成相同長度轄區(qū)巡航，無人機的耗時遠(yuǎn)少于巡邏艇。

（2）減少對人的依賴，解放執(zhí)法資源

17米級巡邏艇出動按照規(guī)定要求最少需2名以上成員，若加上其他輔助人員，巡邏艇上人員將進一步增加;而無人機執(zhí)行同樣的巡航執(zhí)法任務(wù)最少僅需1人即可完成，因此無人機的運用可大大降低對人的依賴，這就為降低單人工作負(fù)荷，解放執(zhí)法資源變成了可能?？梢杂行Ь徑饽壳包S浦江水域海事監(jiān)管普遍存在的執(zhí)法對象與執(zhí)法力量不匹配的問題。

（3）提升“見警率”，增強巡航威懾力

無人機的運用改變了目前的巡航執(zhí)法模式，可以以較大的頻次，對轄區(qū)進行全方位巡航執(zhí)法，大幅提升了“見警率”，通過遠(yuǎn)程非接觸式違章抓取及現(xiàn)場安全廣播，給各種違法動機加以強大震懾。無人機巡航執(zhí)法的應(yīng)用也解決了困擾海事多年的難題（輪艇巡航執(zhí)法疲于奔命，電子巡航看不清、叫不通的現(xiàn)狀），讓巡航執(zhí)法更有力度，更有威懾力。

5 總 結(jié)

隨著海事部門監(jiān)管模式轉(zhuǎn)型升級的需要，各項新的科技手段不斷的在海事應(yīng)用中得以嘗試，目前，閔行海事局在無人機巡航方面進行了有益的探索，證明了無人機完全能夠很好地應(yīng)用到海事監(jiān)管領(lǐng)域中，它提供了一種新的輔助手段，補充完善了海事監(jiān)管服務(wù)體系，為黃浦江水域形成全方位陸?？杖灰惑w監(jiān)管體系作出了重要貢獻。實踐證明，無人機的加入，極大提高了海事部門巡航執(zhí)法、應(yīng)急處置和人命救助能力，使得海事部門在維護水上安全形勢、服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展方面更有可為、更有作為，為踐行“航行更安全、海洋更清潔”的使命打下更堅實基礎(chǔ)。