無人船技術(shù)在航標(biāo)管理中的應(yīng)用

王志鋼　王金濤

摘 要：本文介紹了無人船技術(shù)的功能和優(yōu)勢，闡述了無人船技術(shù)在航標(biāo)管理的航標(biāo)巡檢、應(yīng)急反應(yīng)、海況偵查和節(jié)能減排等方面工作的應(yīng)用前景，以期待其能夠在助力航保事業(yè)向智能管理轉(zhuǎn)型上提供有力支撐。

關(guān)鍵詞：無人船；航標(biāo)；應(yīng)用；智能管理

隨著航運經(jīng)濟的發(fā)展和各類海上活動的增加，社會和航海用戶對航行安全信息的需求越來越高，這給航標(biāo)管理者履行航海安全保障的能力和水平提出了更高的要求。水面無人運輸工具、水面無人檢測系統(tǒng)、水面無人作業(yè)平臺等無人船技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能的有力推動下嶄露頭角，無人船領(lǐng)域已然成為下一片產(chǎn)業(yè)藍海，具有廣闊的研究和應(yīng)用空間。無人船技術(shù)的研究和應(yīng)用將為航標(biāo)管理者開展航標(biāo)巡檢、應(yīng)急反應(yīng)、海況偵查和節(jié)能減排等工作提供有效的解決方案，將推動航標(biāo)管理朝著綠色、數(shù)字、現(xiàn)代的模式發(fā)展。

一、無人船的功能和優(yōu)勢

無人船是指可以遙控或自主模式在水面上航行，能夠完成一項或多項任務(wù)的小型化、智能化水面平臺。主要用于執(zhí)行特別危險、特別枯燥以及其他不適于有人船艇執(zhí)行的任務(wù)。在民用領(lǐng)域，應(yīng)用到水質(zhì)采樣、水質(zhì)監(jiān)測、航道測繪、水底地貌測繪、核輻射檢測、環(huán)衛(wèi)等。國外無人船已在海上巡邏、環(huán)境檢測、航道測繪及軍事領(lǐng)域等方面得到廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)水面船艇相比，無人船具有如下優(yōu)勢：

（一）實現(xiàn)作業(yè)無人化、智能化。無人船最顯著的特征是航行及任務(wù)的自主化，為其設(shè)定好航行路徑及作業(yè)任務(wù)后，其可自主航行、智能避障和執(zhí)行任務(wù)，不需要或者弱化了人的參與，從而將人從繁重的、強度高的水上任務(wù)中解放出來。

（二）作業(yè)更高效、更標(biāo)準(zhǔn)。目前，國內(nèi)成熟無人船船體長度1米—7.5米，速度最高可達到40節(jié)。采用這樣小船體、高航速、自主航行的無人船，由于其高機動性和高自主性等特點，通?？梢允s常規(guī)船艇的調(diào)度、租用、人員維護等環(huán)節(jié)，利用精準(zhǔn)的自主導(dǎo)航和船體小速度快的特點，可以在多種作業(yè)環(huán)境中更高效的執(zhí)行任務(wù)。同時由于作業(yè)過程全受計算機控制，可以讓作業(yè)過程嚴格按設(shè)定執(zhí)行，任務(wù)結(jié)果更準(zhǔn)確、更標(biāo)準(zhǔn)。

（三）航速高、機動性強。當(dāng)前各國研制的無人船，多數(shù)長度在12米以內(nèi)，排水量僅數(shù)噸及數(shù)十噸，吃水深度僅為傳統(tǒng)船艇的幾分之一，航速在30至40節(jié)，最大航速甚至超過40節(jié)，因此能快速駛往傳統(tǒng)船艇無法到達的特定水域，如淺水區(qū)、狹窄航道等。

（四）小巧靈活、隱蔽性好。無人船的外形通常低矮平滑，表面又涂有各種隱身材料，加之體形小巧，可借助海浪、島礁等的掩護，因此遭毀傷的概率小、生存能力強。

（五）使用成本低。由于無人船降低了維護人員的成本，不僅可以大量部署，且其活動不受氣候影響，可全天候執(zhí)勤，因此使用成本相對較低。

二、航標(biāo)管理的制約因素

航標(biāo)設(shè)置環(huán)境一般在水中或偏遠地區(qū)，航標(biāo)管理人員定期出海進行航標(biāo)巡檢以及開展故障維修，經(jīng)常會受到潮水變化、天氣情況等客觀條件的限制，給航標(biāo)管理工作帶來了一定困難，無人船技術(shù)的成熟和應(yīng)用，為航標(biāo)管理工作帶來了新的契機。雖然近年來隨著數(shù)字航標(biāo)和航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)的應(yīng)用，逐步實現(xiàn)了對航標(biāo)的遠程動態(tài)監(jiān)測和狀態(tài)控制，但是受限于數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞脚c設(shè)備的可靠性等因素，還是不能完全滿足航標(biāo)管理需要。目前航標(biāo)上基本都安裝了遙測遙控模塊，可以把水中航標(biāo)信息傳輸?shù)胶綐?biāo)管理人員的辦公電腦上，但是采集的信息有限，只能采集到航標(biāo)位置、燈址等信息，不能采集到航標(biāo)的標(biāo)體結(jié)構(gòu)、涂色情況等信息，因此還不能完全替代航標(biāo)現(xiàn)場巡檢。隨著無人船技術(shù)的成熟，利用無人船對航標(biāo)進行抵近勘察，可以多方位、多角度把航標(biāo)的現(xiàn)狀顯示出來。航標(biāo)管理人員可以用無人船來處理一些航標(biāo)應(yīng)急反應(yīng)，提高航標(biāo)應(yīng)急反應(yīng)能力，更好地服務(wù)航運安全。

三、無人船技術(shù)在航標(biāo)管理中的應(yīng)用

隨著無人船技術(shù)的成熟，我們可以把無人船應(yīng)用到航標(biāo)巡檢、應(yīng)急反應(yīng)、海況偵查和節(jié)能減排等工作中，提高航標(biāo)服務(wù)質(zhì)量，保障航運安全。例如現(xiàn)在各項技術(shù)比較成熟的300kg海洋高速無人船平臺，采用先進的三體船形式，船體強度及耐腐蝕能力極高，能夠適應(yīng)各種水域，無論從航速、載荷能力、抗風(fēng)浪等級、續(xù)航能力上都能很好地滿足航標(biāo)管理的需求。

（一）應(yīng)用于航標(biāo)巡檢。目前，海上航標(biāo)基本都已經(jīng)實現(xiàn)了遙測遙控，海上航標(biāo)的燈器及位置、燈光狀態(tài)等的信息已經(jīng)實現(xiàn)了遠程測控，但是需要了解海上航標(biāo)的整體目視效果和夜間發(fā)光狀態(tài)還必須依靠傳統(tǒng)的乘船巡檢的方式，此種方式需要人員和船舶等大量資源支撐，成本較高。以一般航道約20座浮標(biāo)的巡檢工作為例，若使用船舶巡檢，則需要海巡船舶1艘、航標(biāo)巡檢人員4名以上，單次作業(yè)時間需6小時，僅船舶油耗成本就在10000元以上。可以利用無人船抵近航標(biāo)進行巡檢，在辦公室或碼頭上就可以安全地觀察到航標(biāo)的實時狀態(tài)，還可以利用無人船檢查一些位置危險的航標(biāo)比如孤立危險物標(biāo)，這樣不但提高了工作效率，還可以減少大型巡檢船舶航行污染、節(jié)約能源和減少人員在危險水域工作。

（二）應(yīng)用于現(xiàn)場取證。目前，漁船非法系靠航標(biāo)導(dǎo)致移位和標(biāo)體損毀或者船舶撞壞航標(biāo)的現(xiàn)象時有發(fā)生，由于發(fā)生在海面，取證的人力、物力和時間都消耗極大。航標(biāo)管理人員通過無人船拍攝技術(shù)，可以有針對性地對水上航標(biāo)進行多角度、高清晰的拍攝，對航標(biāo)破壞情況進行第一手材料取證；也可對要維修的航標(biāo)進行評估、分析，提前設(shè)計維修方案和準(zhǔn)備維修工具、器材，可以節(jié)約能源消耗，減少環(huán)境污染，提高工作效率。

（三）參與應(yīng)急反應(yīng)。無人船巡檢與傳統(tǒng)船舶作業(yè)方式相比，可以實現(xiàn)24小時實時待命，而集合船舶需要一定的時間、人力和物力。正常狀態(tài)下，應(yīng)急起航只需10分鐘的準(zhǔn)備時間，而船舶備航需要半個小時以上的準(zhǔn)備時間。航標(biāo)管理人員通過無人船參與航標(biāo)應(yīng)急反應(yīng)，一旦發(fā)生突發(fā)緊急情況航標(biāo)偏移、漂失、損毀、熄滅等，無人船可以立即響應(yīng)，確定位置，檢查航標(biāo)狀態(tài)，為恢復(fù)航標(biāo)提供第一手材料，提高應(yīng)急反應(yīng)速度。

（四）應(yīng)用于海上油污偵查。通過無人船大范圍的航行掃測，詳細觀測到油污實際覆蓋范圍和漂流海域，進而有針對性的制定全面清污計劃。

四、無人船技術(shù)在實際應(yīng)用中的不足

（一）無人船航行范圍受現(xiàn)有技術(shù)的限制。無人船技術(shù)是正在成長的技術(shù)，航行范圍容易被遙控技術(shù)限制，航行時間還受攜帶燃料能力的限制，航行控制也需要純熟的技術(shù)水平，因此需加強相關(guān)技術(shù)提高無人船航行范圍和能力，才能促使其發(fā)揮更大作用。

（二）無人船海上圖形實時傳回受現(xiàn)有傳輸能力的限制。目前普遍應(yīng)用的微波傳輸有效距離大約在5-10km，所以遠距離拍攝只能存儲起來等返航后查看或采取船舶中繼的方式在船上實時查看。

隨著工業(yè)4.0時代的到來，大數(shù)據(jù)和智能化是代表工業(yè)水平下一階段的發(fā)展方向。航海保障部門作為水上交通安全的服務(wù)者，我們要乘好工業(yè)發(fā)展的東風(fēng)，做好先進科技手段的應(yīng)用，進一步提升管理水平。目前，無人船技術(shù)恰恰就是擺在我們面前的提升管理水平的突破口之一，其擁有的強大科技實力能為航保智能管理提供實實在在的平臺支持，其兼容和擴展性將助力航海保障事業(yè)向智能管理轉(zhuǎn)型，為國家社會經(jīng)濟改革貢獻力量。

參考文獻：

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