淺談無人機(jī)在航標(biāo)巡檢維護(hù)上的應(yīng)用

張燕

摘 要：隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，無人機(jī)在航標(biāo)領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。本文介紹了現(xiàn)階段消費(fèi)級防水無人機(jī)在航標(biāo)巡檢維護(hù)上的應(yīng)用及取得成效，對無人機(jī)在航標(biāo)維護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)有具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：無人機(jī) 航標(biāo) 維護(hù) 巡檢 應(yīng)用

1.引言

近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的日臻成熟，越來越多的航標(biāo)管理者希望將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用在航標(biāo)領(lǐng)域。無人機(jī)具有攜帶方便、易操作、反應(yīng)迅速、高度靈活及可自主飛行等優(yōu)勢，可以彌補(bǔ)當(dāng)前利用船舶巡檢的手段單一、反應(yīng)速度慢、船舶運(yùn)行成本高等不足。但是，由于航標(biāo)遠(yuǎn)離海岸和海上環(huán)境惡劣等因素，可滿足航標(biāo)巡檢要求的無人機(jī)須具有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力和續(xù)航能力，需要高端無人機(jī)才能滿足要求，但價(jià)格普遍較高。按照目前的財(cái)政管理制度，航標(biāo)管理機(jī)構(gòu)采購一臺(tái)可滿足航標(biāo)日常巡檢作業(yè)要求的高端無人機(jī)幾乎不可能，因此，近兩年來，筆者結(jié)合北海航標(biāo)處應(yīng)用無人機(jī)巡檢和設(shè)置航標(biāo)的實(shí)踐，對消費(fèi)級防水無人機(jī)在航標(biāo)巡檢維護(hù)上的應(yīng)用進(jìn)行了一些思考。

2.利用無人機(jī)開展航標(biāo)巡檢

受無人機(jī)抗風(fēng)能力和續(xù)航能力的制約，我們開展巡檢測試的航標(biāo)主要集中在港口附近水域、淺水區(qū)航標(biāo)、孤島/礁石燈樁等。在航標(biāo)日常巡檢中，主要檢查航標(biāo)的四要素，即標(biāo)位準(zhǔn)確、燈質(zhì)正確、結(jié)構(gòu)良好、涂色鮮明，如滿足該四要素即可認(rèn)為航標(biāo)效能正常。通過無人機(jī)對航標(biāo)進(jìn)行近距離拍照和定位，可判斷航標(biāo)位置是否準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)是否良好和涂色是否鮮明，再結(jié)合航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)，就可掌握航標(biāo)燈質(zhì)是否正確。利用無人機(jī)開展海上航標(biāo)巡檢，可提高航標(biāo)巡檢效率，降低海上作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，大大減少航標(biāo)工現(xiàn)場上標(biāo)的次數(shù)和頻率，航標(biāo)員海上作業(yè)的安全系數(shù)得到提高。

2.1可利用無人機(jī)巡檢的燈浮標(biāo)

（1）碼頭附近水域及靠近岸邊的燈浮標(biāo)。該類航標(biāo)均可通過開車到達(dá)其附近，然后選擇距離航標(biāo)較近的地方啟動(dòng)無人機(jī)，對其進(jìn)行拍照和定位。如從基地開船對該類航標(biāo)進(jìn)行巡檢，不僅耗時(shí)，且耗費(fèi)大量的人力物力。

（2）淺水區(qū)域燈浮標(biāo)。目前各航標(biāo)處配備的巡檢船以120噸級航標(biāo)巡檢船最為常見，而在開展航標(biāo)日常巡檢時(shí)，面對淺水區(qū)的浮標(biāo)，最常用的方法是將巡檢船停在燈浮標(biāo)附近的深水區(qū)域，然后利用船上快艇進(jìn)行巡檢，但如此操作安全系數(shù)較低，在巡檢過程中時(shí)常出現(xiàn)人員受傷的小事故。而現(xiàn)在可以讓船舶停泊在燈浮附近的深水區(qū)域后，啟動(dòng)無人機(jī)對附近航標(biāo)進(jìn)行巡檢，大大提升了作業(yè)的安全性，同時(shí)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）水下情況復(fù)雜的燈浮標(biāo)，如孤立危險(xiǎn)物標(biāo)、沉船示位標(biāo)及附近有養(yǎng)殖區(qū)域的浮標(biāo)。對該類浮標(biāo)進(jìn)行巡檢時(shí)，由于對浮標(biāo)附近水域水下信息掌握不全，船長為保障自身船舶安全，經(jīng)常利用船上快艇進(jìn)行巡檢，如利用無人機(jī)巡檢則大大提升安全性。

（4）涌浪大，航標(biāo)巡檢船無法靠標(biāo)時(shí)。在廣西北部灣水域，每年的5-8月份為西南季風(fēng)，涌浪大導(dǎo)致船舶靠標(biāo)困難。此時(shí)將船舶開至航標(biāo)附近水域，再利用無人機(jī)開展航標(biāo)巡檢，大大降低船舶靠標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，避免靠標(biāo)造成不必要的船舶或浮標(biāo)受損。

2.2可利用無人機(jī)巡檢的固定標(biāo)志

（1）沿岸附近水中燈樁，如設(shè)于入海河口的燈樁。此類燈樁可通過開車到達(dá)航標(biāo)附近，近兩年北海航標(biāo)處管轄北侖河、欽江、大風(fēng)江、水兒港等水域燈樁已多次采用無人機(jī)巡檢方式完成巡檢，大大降低了維護(hù)成本。

（2）位于礁石、暗礁上的固定標(biāo)志。目前對此類航標(biāo)的巡檢只能利用快艇登陸，而無人機(jī)巡檢的引入，可提升作業(yè)安全性，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和維護(hù)成本。

（3）橋涵標(biāo)和地勢險(xiǎn)要的固定標(biāo)志。橋涵標(biāo)設(shè)置于橋孔、橋墩上，不論航標(biāo)員采取船舶巡檢還是開車到橋梁上巡檢，都無法全面的掌握標(biāo)志的全部情況，通過無人機(jī)巡檢可幫助航標(biāo)員全面的了解航標(biāo)信息。

3.用于航標(biāo)建設(shè)選址

“不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中”恰當(dāng)?shù)母爬藷羲叮┻x址工作的難點(diǎn)，即難于對地形整體把控、無法精確選點(diǎn)。選址信息通過文字和地面拍攝圖片等手段表達(dá)較為抽象，不能很好地把地形特征進(jìn)行傳遞。以上情況可以通過無人機(jī)來解決?，F(xiàn)階段技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)三維立體拍攝圖像。

2015年12月份以來，北海航標(biāo)處已在廣西北部灣水域采用無人機(jī)為20多座燈塔（樁）建設(shè)進(jìn)行了選址。該方法對地形特征認(rèn)知全面，選點(diǎn)精確，有效縮短工作時(shí)間及節(jié)約了成本。建議將燈塔、燈樁建設(shè)無人機(jī)選址方式推廣，可以有效增加工作效率。

4.應(yīng)用成果

北海航標(biāo)處研究無人機(jī)在航標(biāo)上的應(yīng)用始于2015年，先后采購了大疆精靈3（PH A N T OM 3 PROFESSIONAL）型號(hào)無人機(jī)一架，該型號(hào)無人機(jī)遙控距離5km、飛行高度120m、搭載1200萬像素云臺(tái)相機(jī)，續(xù)航能力23min；經(jīng)緯M600 PRO型號(hào)無人機(jī)一架，該型號(hào)無人機(jī)遙控距離5km、飛行高度120m、搭載1276萬像素云臺(tái)相機(jī)，續(xù)航能力38min；

先后對中越邊境的白蘇巖燈塔、北侖河8座燈樁、三牙石燈樁、小雙石燈樁、冠嶺燈樁、北海港石埠嶺港區(qū)6座燈浮、防城港海警碼頭水域8座燈浮、鐵山港東航道4座燈浮，利用無人機(jī)進(jìn)行了10多次航標(biāo)巡檢，均圓滿完成巡檢任務(wù)。巡檢效率得到大幅提升，同時(shí)節(jié)約了二次動(dòng)船的成本，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了海上作業(yè)的安全系數(shù)。

在2015年、2016年北部灣水域航標(biāo)配布完善工程，北海-潿洲-斜陽陸島運(yùn)輸航標(biāo)配布完善工程、北海銀灘燈塔等工作中多次利用無人機(jī)進(jìn)行地理勘測和定位，讓燈塔（樁）的選址更加精確、高效。

5.無人機(jī)應(yīng)用于航標(biāo)維護(hù)存在的主要問題及解決建議

（1）存在的主要問題。一是續(xù)航時(shí)間短的問題。目前，消費(fèi)級無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間一般在30分鐘以內(nèi)，對于一次性巡檢多座航標(biāo)比較困難，往往力不從心。目前的解決辦法是多備電池，并且必須有船舶跟隨，船舶起到“航母”的作用。二是采用更高性能的電池產(chǎn)品，如鋁電池，但費(fèi)用較高。二是 “捂燈”的問題。無人機(jī)巡檢與人工巡檢最大的差別就在于“捂燈”檢查燈質(zhì)。解決的辦法是安裝帶專用遙控器的燈器，用遙控器可以模擬“捂燈”。此外，可通過遙測遙控信息系統(tǒng)讀取電流、電壓、位置等數(shù)據(jù)。

（2）加大對無人機(jī)操作人員的培訓(xùn)。無人機(jī)操手需要具備較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)能力，今后擴(kuò)大無人機(jī)巡檢范圍時(shí)，必須加強(qiáng)對操手的培訓(xùn)力度，保證航標(biāo)巡檢的安全性。

（3）盡量挑選能見度良好、風(fēng)速較低的時(shí)間段進(jìn)行無人機(jī)航標(biāo)巡檢。

6.結(jié)論

與傳統(tǒng)的航標(biāo)巡檢維護(hù)模式相比，無人機(jī)在巡檢效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度、維護(hù)成本、安全性能等多方面具有突出優(yōu)勢，但受當(dāng)前無人機(jī)技術(shù)水平的制約，無人機(jī)巡檢尚不能替代傳統(tǒng)的航標(biāo)巡檢維護(hù)模式，相信隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷成熟，今后無人機(jī)必將廣泛應(yīng)用于航標(biāo)巡檢維護(hù)作業(yè)，開創(chuàng)新的航標(biāo)監(jiān)管手段和途徑。當(dāng)前我們認(rèn)可借助無人機(jī)現(xiàn)有的技術(shù)能力，與現(xiàn)有的航標(biāo)管理手段相結(jié)合，對部分水域航標(biāo)進(jìn)行巡檢維護(hù)，構(gòu)建更加高效的航標(biāo)維護(hù)管理體系。

參考文獻(xiàn)：

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