內(nèi)河航道管理中無人機的應用

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用提供參考。

關鍵詞：內(nèi)河航道；無人機；巡航；航政管理

中圖分類號：U611 文獻標識碼：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，截至2015年底我國內(nèi)河航道通航里程達12.7萬公里，等級航道占52.2%，高等級航道達標里程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）適應內(nèi)河航道地理環(huán)境特點。部分內(nèi)河航道地處偏遠，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。人機攜帶各種先進光電設備，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)礙航設施及故障航標；無人機航拍配合執(zhí)法人員執(zhí)法記錄儀執(zhí)法，可詳細記錄現(xiàn)場情況。

（3）反應速度快，響應時間短。無人機設備簡單，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，為航道部門進行決策提供參考。

（4）運行成本低、減輕人員負擔。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，技術已十分成熟，有航程遠、航速快、任務載荷大的優(yōu)點，一般使用固定基地起降。民用固定翼無人機主要應用在防災減災、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，配合光電設備可對巡查執(zhí)法中的違章建筑違法活動進行精確取證，也可用于檢查航標的現(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)管領域的典型代表，相關產(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)?；卣続與移動站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)中輸入各導航點，利用長航程無人機的優(yōu)點，以極高的效率沿航道進行巡查。在巡查過程中，對實時發(fā)現(xiàn)的礙航設施，可由地面站介入導航進行航拍取證，為下一步處理做好準備。

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)勢進行有效監(jiān)督，爾后利用無人機針對性的進行監(jiān)管。

2.4 無人機在應急情況下的使用

無人機在內(nèi)河航道管理應急情況下的作用主要是應急監(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)場進行應急監(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，無人機駕駛員應在中國航空器擁有者及駕駛員協(xié)會（中國AOPA）通過培訓取得訓練合格證后方能合法使用無人機，因此還要訓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，其抗風能力弱，在大于5級風的情況下不宜使用，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)河航道管理的任務需求，合理應用無人機優(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。

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