無人機系統(tǒng)在江蘇省沿海漁港監(jiān)督管理中的應(yīng)用初探

王春雷，王正輝，張 勛，張 帥，馬 碩，王永進，張 禹*，馮春雷

( 1. 江蘇漁港監(jiān)督局，江蘇南通 226006； 2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部遠洋與極地漁業(yè)創(chuàng)新重點實驗室，中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所，上海 200090)

漁港是漁業(yè)生產(chǎn)的重要基地，在整個漁業(yè)管理中處于基礎(chǔ)性地位[1]。近年來，隨著國家海洋漁業(yè)監(jiān)管執(zhí)法體制改革和執(zhí)法范圍調(diào)整，漁業(yè)執(zhí)法重心已由水上執(zhí)法向漁港執(zhí)法轉(zhuǎn)移，“依港管船、管人、管漁獲”的新思路已深入人心[2]。

根據(jù)最新統(tǒng)計，江蘇現(xiàn)有沿海漁港50座，其中：國家中心漁港6座，一級漁港5座，二級漁港5座，其他漁港34座[3]。近幾年，江蘇省沿海各級漁業(yè)主管部門高度重視漁港監(jiān)督管理工作，不斷探索漁港管理新模式，落實“定人聯(lián)船”“依站查港”“港海聯(lián)動”等舉措，取得較好效果。但由于大多數(shù)漁港的監(jiān)督管理存在設(shè)施落后、人員不足、裝備缺乏等問題，漁港的監(jiān)督管理遇到“瓶頸”[4]。

2011年至今，中國無人機產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式成長，并展現(xiàn)出了全面發(fā)展的勢頭[5]。作為現(xiàn)代科技成果之一，其自身具有的操作簡單、靈活、巡航速度快等特點，被廣泛地應(yīng)用到經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)中。將無人機應(yīng)用到漁業(yè)管理中是傳統(tǒng)漁業(yè)管理模式的一個重大轉(zhuǎn)變。其高效率、低成本、適應(yīng)性廣、遙感操縱、不受地形環(huán)境約束的特點正在為漁業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理提供一種現(xiàn)代化的工作方式，漸進地幫助基層漁港監(jiān)督管理人員減輕工作負擔，優(yōu)化管理效力[6]。它可以代替人力去巡查漁港情況，引導(dǎo)漁船航行路徑、監(jiān)測漁船的進出港情況等。無人機將成為替代繁重體力勞動的重要工具，引導(dǎo)高成本、低效益的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)方式向低成本、高效益的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變。無人機技術(shù)在漁港監(jiān)督的應(yīng)用，將使現(xiàn)有的江蘇省漁港監(jiān)督管理變得更高效、更便捷[7]。

1 無人機系統(tǒng)的優(yōu)勢及應(yīng)用機制

中國是一個漁業(yè)大國，安全、節(jié)約、高效地生產(chǎn)對漁業(yè)發(fā)展具有重要的意義，而漁港是保證漁業(yè)生產(chǎn)最重要的基地。因此，完善漁港管理，建立便捷、高效的漁港管理制度尤為重要，而無人機的快速發(fā)展為完善漁港管理模式提供了契機。

首先，無人機與載人飛機、衛(wèi)星等飛行器相比較，有著不可替代的優(yōu)勢：快速的機動響應(yīng)能力；操作簡單、目的明確；使用成本低、危險性較??；高分辨率影像數(shù)據(jù)獲取能力較強。其次，無人機作為一種新型監(jiān)測手段，是對現(xiàn)有手段的重要補充，具備機動靈活、運行成本低、環(huán)境適應(yīng)性強等特點，可以及時快速獲取高分辨率影像和高精度定位數(shù)據(jù)，完成高效率、高強度和高風險監(jiān)測任務(wù)，可有效提升我國漁港綜合監(jiān)管能力。最后，計算機視覺技術(shù)的興起，使無人機可以根據(jù)拍攝的事物特征，利用均值漂移的計算方法進行相關(guān)數(shù)據(jù)的提供，鎖定目標，并對目標進行跟蹤，有效提高漁港監(jiān)督管理機構(gòu)的執(zhí)法能力[8-10]。具體工作機制是：飛手通過無人機地面站操控無人機，利用機載的傳感設(shè)備(如相機、紅外成像等)對漁港進行巡查。相比傳統(tǒng)人工巡查，無人機具有成本低廉、機動靈活、安全高效、視野良好、易于發(fā)現(xiàn)漁港各方面情況，并能夠及時調(diào)配管理資源，提高自身應(yīng)急能力的優(yōu)勢[11-13]。

2 漁港監(jiān)督管理存在的問題

新中國成立初期，我國漁港建設(shè)不受重視，遠遠不能滿足我國漁業(yè)生產(chǎn)的需要，21世紀初期開始注重漁港建設(shè)，逐步形成了以自然漁港為依托的漁業(yè)產(chǎn)業(yè)布局，近年來，國家通過現(xiàn)代化改造，越來越多的漁港在服務(wù)漁業(yè)生產(chǎn)、抵御自然災(zāi)害、協(xié)調(diào)漁業(yè)生產(chǎn)方面發(fā)揮重要的作用。但漁業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大給漁港的安全監(jiān)督管理帶來了新的挑戰(zhàn)。

2.1 綜合管理

漁港管理在穩(wěn)定漁業(yè)發(fā)展、保障海上安全生產(chǎn)等方面發(fā)揮重要的作用。但隨著漁業(yè)規(guī)模的不斷擴大，漁港設(shè)備、設(shè)施、環(huán)境等硬件條件顯得捉襟見肘，例如，監(jiān)管人員較少，如果不能及時了解航道情況，會導(dǎo)致港內(nèi)安全和作業(yè)秩序混亂等現(xiàn)象，而無人機可以實時巡查航道是否擁堵，漁船入港和出港狀況等，根據(jù)無人機巡查的結(jié)果，可以及時調(diào)配人手和漁船出入港安排。還有一些漁港被侵占、設(shè)施被破壞、性質(zhì)和功能被隨意改變的情況發(fā)生，無人機可以充當空中衛(wèi)士，對不法行為進行拍照標記，加強對漁港、漁船的監(jiān)管強度，保護國家的固定資產(chǎn)和漁民的根本利益[14]。

2.2 監(jiān)督執(zhí)法

漁港監(jiān)管部門在保護漁港安全，維護漁港安全穩(wěn)定運行方面做出了重要貢獻，但是隨著漁業(yè)規(guī)模的擴大，漁港監(jiān)督執(zhí)法任務(wù)持續(xù)加重，日益凸顯了一部分問題，以江蘇省為例：目前江蘇省絕大多數(shù)漁港監(jiān)督機構(gòu)與漁政部門和船檢部門在執(zhí)法中存在一些問題，需要改進。一是漁港監(jiān)督管理力量薄弱。存在“重海上執(zhí)法，輕港口；重漁政執(zhí)法，輕漁監(jiān)”的傾向，漁港監(jiān)督人員嚴重不足，很多漁港沒有漁港監(jiān)督人員進駐。根據(jù)相關(guān)資料，2017年江蘇省現(xiàn)有各類海洋漁船4 800余艘[15]，分布具有點多、線長、面廣、流動性大等特點，尤其是小型漁船隨意進出港口，漁港監(jiān)督管理力量明顯不足。特別是漁汛期，由于港口船舶流量加大，現(xiàn)場檢查人員在各種壓力下被迫減少檢查的項目和時間，無法全面檢查漁船進出港情況[16]。而無人機系統(tǒng)的快速響應(yīng)機制，能及時監(jiān)測漁港情況，加強執(zhí)法能力。

2.3 應(yīng)急響應(yīng)

江蘇省沿海漁港多為開放性港口，船舶進出漁港、停泊地點比較隨意，加上漁港監(jiān)督機構(gòu)在漁港內(nèi)基本沒有配備監(jiān)督艇船，管理范圍有限，管理難度大，漁業(yè)水上應(yīng)急處置工作很難有效開展，遇突發(fā)事件響應(yīng)不及時。另外，漁港經(jīng)營混亂，一些群眾性漁港沒有專門的油船碼頭，油船和漁船混靠碼頭的情形經(jīng)常出現(xiàn)，一旦起火，極易引發(fā)港內(nèi)漁船的連環(huán)火災(zāi)，造成重大的財產(chǎn)損失和人員傷亡[17]。

綜合分析以上3類應(yīng)用場景，無人機具有飛行速度快、機動性強、監(jiān)測面積大等特點，能第一時間全范圍地監(jiān)測漁港港池及周圍漁船進出漁港的動態(tài)變化，與現(xiàn)有的監(jiān)管巡視手段有效配合，更高效地保證漁港的每個角落處于“在控、可控、能控”的狀態(tài)。

3 無人機系統(tǒng)在漁港監(jiān)督管理中的應(yīng)用分析

3.1 無人機系統(tǒng)在漁港監(jiān)督中的應(yīng)用

3.1.1 漁船安全監(jiān)督和巡邏執(zhí)法

很多漁民過度追求經(jīng)濟利益，雖然漁港一般設(shè)有防避碰 AIS 系統(tǒng)和北斗船位導(dǎo)航基站，還為漁民配備了具有防水、防塵、防霧功能的特制手機，方便漁民在海上作業(yè)時接收海上預(yù)警、報警等，但有的漁民為了偷捕時不露蹤跡或為了自身的經(jīng)濟利益而不開機，導(dǎo)致管理困難。針對這一問題，僅僅依靠漁政執(zhí)法船艇對漁船進行安全監(jiān)管和執(zhí)法檢查，存在反應(yīng)滯后、無法全面覆蓋、無法對違法船舶持續(xù)跟蹤、違法行為取證困難等問題。無人機的投入使用有效彌補了漁港執(zhí)法工作中執(zhí)法船艇的客觀條件限制和人力的不足。而應(yīng)用無人機掛載夜視攝像頭，巡航檢查非法船只和漁民，可以高效地保護漁民人身安全和漁港秩序，不但可以在空中對灘涂、港口進行巡查和突擊檢查，還可以幫助執(zhí)法人員對無法查看、視野范圍無法觸及的水域進行全面近距離的觀察，讓執(zhí)法人員能夠更清楚地掌握水面情況，對非法捕撈漁船可以進行持續(xù)跟蹤監(jiān)督，隨時取證。特別是無人機可以隨時對進入漁港內(nèi)的、無法通過船位監(jiān)控監(jiān)測到的涉漁“三無”船舶、非本船籍港漁船及“非法”船舶加強監(jiān)管，全面履行綜合監(jiān)管責任。此外，無人機還能解決巡邏中因執(zhí)法快艇噪音過大而讓非法捕魚人員聽音逃逸的問題，進一步提高了執(zhí)法效率[18]。

3.1.2 船舶事故調(diào)查和水上污染監(jiān)測

由于船舶事故和溢油等水上污染常常是突發(fā)事件，而且一旦發(fā)生，事態(tài)會快速發(fā)展。目前的漁港監(jiān)督裝備和監(jiān)控系統(tǒng)不能及時準確地分析事故起因和特點，容易錯過最佳處理時間和方案，而無人機高空巡查，可以大范圍拍攝到事故現(xiàn)場并及時傳給監(jiān)督人員，從而幫助做出最切實際的處理方案。

3.1.3 險情監(jiān)測和船體狀況檢查

當前，無人機產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，已衍生出多種性能的無人機類型，水下無人機便是其中之一。水下無人機可以廣泛應(yīng)用于漁港的水域監(jiān)測，監(jiān)控水域底質(zhì)環(huán)境、水下障礙物和水質(zhì)環(huán)境狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)分析，為有關(guān)部門進行漁船港航安全和海洋環(huán)境保護提供決策依據(jù)。水下無人機還可以對漁船水面以下船體部分進行檢查，定期檢查漁船底部外觀情況及舵葉、螺旋槳等設(shè)備狀況，無需每次都進廠或沖灘檢修，減少船舶的運營維護成本[19]。

3.2 無人機在漁港管理中的應(yīng)用

3.2.1 漁港區(qū)域?qū)崟r情況監(jiān)控

漁港有明確的陸域、水域范圍，漁港范圍一經(jīng)確定，其性質(zhì)和功能不能隨意改變，任何單位和個人不得侵占。漁港經(jīng)營主體要對漁港范圍內(nèi)從事碼頭和設(shè)施的經(jīng)營以及漁獲物和漁需物資的裝卸、駁運、倉儲、交易等經(jīng)營行為規(guī)范管理，優(yōu)先保障公益功能。無人機的使用可以強化對漁港空間的管控能力，隨時察看漁港岸線、水線狀態(tài)，通過航拍影像分析，可以全面掌握漁港空間的各種數(shù)據(jù)，為實現(xiàn)漁港范圍內(nèi)陸域、岸線、海域集約、高效和可持續(xù)利用提供依據(jù)[20]。無人機可以借助其搭載設(shè)備，對港區(qū)內(nèi)設(shè)施狀況、漁具堆放、油污垃圾處理、是否有明火作業(yè)等情形進行即時監(jiān)控，全程記錄漁港內(nèi)各種突發(fā)情況和違法違規(guī)行為，廣泛應(yīng)用于漁港秩序管理及漁港水域環(huán)境監(jiān)測[21]。

3.2.2 漁港設(shè)施的巡檢

由于海上腐蝕性強，風浪較大，漁港設(shè)施時有損壞，例如碼頭、防波堤、航標燈以及照明燈等都是漁船出入漁港的安全保障，但沿海漁港的這些設(shè)施比較分散，交通不便，人工檢查維護成本太高，利用無人機上機載設(shè)備可以實現(xiàn)對這些設(shè)施的快速巡檢，及時有效地報告漁港設(shè)施的工作情況，避免了沒有目標的人工巡查，有效提高了漁港部門對漁港設(shè)施的管理。

3.2.3 搜尋救助和應(yīng)急響應(yīng)

水上事故發(fā)生后，救援船只、飛機往往需要很長時間才能趕到現(xiàn)場，特別是發(fā)生在離岸較遠的海域時，甚至有時因為天氣海況因素，救援力量無法到達現(xiàn)場進行施救，無人機的靈活便捷恰恰彌補了這一不足。一旦出現(xiàn)事故險情，無人機可以及時起飛，到達現(xiàn)場，根據(jù)操縱者的需要在目標水域上空開展搜索，將事故信息實時傳送至有關(guān)部門。事故救援過程中，無人機可以協(xié)同救助船艇、飛機進行水面搜尋，實施救助，通過搭載帶有夜視熱成像功能的紅外設(shè)備，在目標水域?qū)τ猩繕苏归_快速搜尋，還可以到達救援船只無法到達的淺灘區(qū)域執(zhí)行任務(wù)，大大減少了救援工作的人力物力成本，降低了搜救船只的風險，提高了事故信息掌握的全面性和搜救效率。

隨著信息化管理水平的提高，江蘇省已逐步建設(shè)了漁港動態(tài)管理系統(tǒng)等信息化平臺，便于對船舶的安全監(jiān)督和漁港水域的綜合管理[22]。無人機可作為其輔助設(shè)施，一方面通過搭載各種攝影設(shè)施，實時全方位監(jiān)控目標水域各種船舶動態(tài)和海況，對重點船舶進行重點跟蹤監(jiān)控，進行各種險情的監(jiān)測，將數(shù)據(jù)信息實時傳送至岸基指揮部門或漁政執(zhí)法船艇。另一方面，無人機的快速反應(yīng)，可以實現(xiàn)對各種突發(fā)狀況的應(yīng)急響應(yīng)。比如，利用速度優(yōu)勢對違法逃逸船舶進行追蹤取證；海洋捕撈漁船在海上作業(yè)過程中發(fā)生故障或傾覆事故時，通過連續(xù)多批次出動無人機，可以為落水船員緊急空投救生設(shè)備與應(yīng)急食品，等候其他救援力量的到來；發(fā)生漁船撞擊事故時，可以攜帶急需藥品趕赴現(xiàn)場，并通過遠程語音通話系統(tǒng)，由醫(yī)務(wù)人員指導(dǎo)現(xiàn)場緊急自救。這有利于建立“閉環(huán)”管理模式，規(guī)范和引導(dǎo)漁船自覺遵守規(guī)定[23]。

3.3 無人機應(yīng)用于漁港監(jiān)管需要解決的問題

雖然無人機技術(shù)已經(jīng)成熟，但應(yīng)用于漁港監(jiān)督管理中，還面臨一些不足。

3.3.1 人員要求高

無人機一旦在飛行過程中損壞，維修成本較高，因此操作人員需要進行相關(guān)知識、技術(shù)性能、安裝調(diào)試、維護操作等方面的培訓(xùn)，使操作人員能夠熟練掌握無人機軟硬件的日常維護，并能獨立承擔無人機的飛行任務(wù)和具備無人機常規(guī)故障維修的能力。

3.3.2 飛行環(huán)境要求高

由于漁港風力較大，時常有惡劣天氣，而目前無人機抗風能力有限，不能在大風大雨天氣巡航，因此，無人機巡航受到自然因素的制約。

3.3.3 無人機的空域管制問題

近年來，國家對無人機的管控越發(fā)嚴格，空域管理還沒有開放，無人機不能隨意起飛。按照規(guī)定，為了保障無人機在漁港監(jiān)管中正常使用，需要向航空管制部門申請相關(guān)手續(xù)，并報備飛行計劃。

4 結(jié)語

無人機作為漁港監(jiān)管的一種新工具，其特點和優(yōu)勢符合漁港監(jiān)督管理的需求，合理地應(yīng)用無人機系統(tǒng)進行漁港管理工作，減少了漁港巡查的燃料成本、勞動強度和時間成本，提高了漁港的監(jiān)管效率。中國漁業(yè)生產(chǎn)過程正在向信息化、自動化方向發(fā)展，無人機提供的巡視畫面也將不斷地服務(wù)于漁港監(jiān)管，使?jié)O港監(jiān)管效率大大提高。無人機作為監(jiān)測和信息獲取手段，正在高速發(fā)展，中國也正積極研發(fā)結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的高性能、高安全性的無人機，使?jié)O港監(jiān)管實現(xiàn)信息化、現(xiàn)代化和精準化。