無人機(jī)在航標(biāo)領(lǐng)域的應(yīng)用探討

孫義欽 交通運(yùn)輸部南海航海保障中心汕頭航標(biāo)處

隨著我國航運(yùn)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，港口規(guī)模和船舶數(shù)量不斷增長，航標(biāo)部門面臨的航海保障任務(wù)日趨繁重，加強(qiáng)現(xiàn)代化裝備提高保障水平十分迫切。我國的民用無人機(jī)市場(chǎng)經(jīng)歷了30多年的發(fā)展。在2010年之前，中國民用無人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模小，主要用于災(zāi)害救援、地圖測(cè)繪等專業(yè)領(lǐng)域市場(chǎng)。2011年，以大疆創(chuàng)新為代表的民用無人機(jī)企業(yè)，依靠多旋翼無人機(jī)迅速崛起。時(shí)至今日，無人機(jī)已引爆各行各業(yè)，而無人機(jī)在航標(biāo)領(lǐng)域的應(yīng)用起步較晚，目前部分航標(biāo)管理者逐漸探索無人機(jī)在航標(biāo)領(lǐng)域的應(yīng)用，期望能彌補(bǔ)當(dāng)前依靠船舶巡檢手段單一、反應(yīng)慢、成本高的不足。

1.無人機(jī)在航標(biāo)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，筆者所在的航標(biāo)管理部門對(duì)無人機(jī)在航標(biāo)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了探索，并購置了大疆精靈4及大疆御pro兩款消費(fèi)級(jí)別的無人機(jī)。兩臺(tái)設(shè)備各有特點(diǎn)：精靈4（見圖1）體型稍大，其續(xù)航、抗風(fēng)等綜合性能較好；御pro（見圖2）小巧可折疊，攜帶方便，機(jī)動(dòng)靈活，更便于出海作業(yè)。

圖1 精靈PHANTOM 4 PRO V2.0

圖2 大疆御MAVIC PRO

總體說來，無人機(jī)在該部門的航標(biāo)業(yè)務(wù)、航標(biāo)建設(shè)以及航標(biāo)文化傳播等方面均有不同程度的應(yīng)用,如航標(biāo)巡檢、燈樁選址、文化宣傳等等。

1.1 無人機(jī)在航標(biāo)業(yè)務(wù)方面的應(yīng)用

1.1.1 浮標(biāo)巡檢

無人機(jī)在航標(biāo)業(yè)務(wù)方面的第一個(gè)應(yīng)用是浮標(biāo)巡檢。對(duì)于碼頭附近或岸邊的燈浮標(biāo)，在船舶難以抵達(dá)的淺水區(qū)、養(yǎng)殖區(qū)亦或是水下情況復(fù)雜的水域，面對(duì)這種場(chǎng)景，航標(biāo)管理方可以駕車到燈浮標(biāo)附近的岸邊，亦或者是將船艇停泊在合適水域，再利用無人機(jī)低空飛行，對(duì)燈浮標(biāo)進(jìn)行全方位巡檢。這樣既能提高巡檢效率，又減少航標(biāo)工跳標(biāo)次數(shù)，降低了在海上作業(yè)的強(qiáng)度，提高了安全系數(shù)，且巡檢的時(shí)間也不受海況及船舶限制，從而間接地降低了航標(biāo)巡檢成本及船舶運(yùn)行費(fèi)用。圖3為無人機(jī)浮標(biāo)巡檢所拍照片。

圖3 無人機(jī)浮標(biāo)巡檢所拍照片

1.1.2 燈塔樁巡檢

無人機(jī)在航標(biāo)業(yè)務(wù)方面的第二個(gè)應(yīng)用是燈塔樁巡檢。對(duì)于沿岸附近、暗礁上的燈塔樁，也可參照上述浮標(biāo)巡檢的方式通過無人機(jī)對(duì)其進(jìn)行巡檢。近兩年來，該部門已多次采用無人機(jī)巡檢方式對(duì)海門港內(nèi)的竿盤礁、雙礁、大亞灣水域的虎頭門、北巖等燈樁完成巡檢測(cè)試，測(cè)試結(jié)果良好。但因目前無人機(jī)續(xù)航能力有限，通常只有半個(gè)小時(shí)，在電池技術(shù)尚未革新的情況下，只能通過攜帶多塊備用電池進(jìn)行解決。圖4為無人機(jī)進(jìn)行燈塔樁巡檢的現(xiàn)場(chǎng)照片。

圖4 無人機(jī)燈塔樁巡檢現(xiàn)場(chǎng)照片

1.1.3 災(zāi)后定損

無人機(jī)在航標(biāo)業(yè)務(wù)方面的第三個(gè)應(yīng)用是災(zāi)后定損。臺(tái)風(fēng)、海嘯等自然災(zāi)害過后，交通、船艇等基礎(chǔ)設(shè)施通常比較難以得到保障。在船艇不足或道路阻隔的情況下，通過攜帶無人機(jī)能快速響應(yīng)，機(jī)動(dòng)靈活，迅速趕往災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，生成的影像（如圖5所示）可為應(yīng)急設(shè)標(biāo)、航標(biāo)搜尋、調(diào)查取證的應(yīng)對(duì)等提供真實(shí)、可靠的決策依據(jù)。

圖5 無人機(jī)災(zāi)后巡查現(xiàn)場(chǎng)照片

1.2 無人機(jī)在航標(biāo)建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用

1.2.1 燈塔樁選址

除了在航標(biāo)業(yè)務(wù)方面有所應(yīng)用外，無人機(jī)在航標(biāo)建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用也值得推廣。尤其是在燈塔樁選址方面，由于多數(shù)燈塔樁選址位于偏遠(yuǎn)孤島、孤礁上，道路不通，地形不明，航標(biāo)建設(shè)者在項(xiàng)目前期工作中面臨多重困難，且存在一定的安全隱患。而無人機(jī)具有強(qiáng)大的視覺和空間優(yōu)勢(shì)，能夠快速獲取周邊地形、地貌，對(duì)島嶼進(jìn)行全方位的數(shù)據(jù)采集，結(jié)合海圖，利用軟件可構(gòu)建直觀的三維模型，為港區(qū)航標(biāo)配布提供有力支撐，同時(shí)也降低了人工成本和踏勘的危險(xiǎn)系數(shù)。

燈塔樁傳統(tǒng)選址勘查受天氣、潮汐影響大，人工踏勘、翻山涉水水域復(fù)雜、難以靠泊（如圖6 所示），無人機(jī)勘查選址更加便利（如圖7所示）。

圖6 燈塔樁傳統(tǒng)選址勘查

圖7 無人機(jī)勘查選址

1.2.2 航標(biāo)建設(shè)項(xiàng)目管理

在航標(biāo)建設(shè)項(xiàng)目的管理上，無人機(jī)亦大有作為，對(duì)海上工程管理的作用更為凸顯。在過去，因海上建設(shè)施工界面狹小，許多施工細(xì)節(jié)難以查看，只能通過攀爬進(jìn)行檢驗(yàn)，存在極大的安全隱患。通過無人機(jī)可輔助查看難以到達(dá)的重點(diǎn)部位，并對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)拍攝，可作為項(xiàng)目質(zhì)量評(píng)估、工程驗(yàn)收等重要節(jié)點(diǎn)的有效輔助資料。

1.3 無人機(jī)在航標(biāo)文化宣傳的應(yīng)用

由于擁有著潛在的歷史文化價(jià)值，航標(biāo)特別是燈塔已逐漸成為廣受追捧的人文地理坐標(biāo)。但由于其神秘、偏遠(yuǎn)等特性，航標(biāo)文化對(duì)公眾而言仍顯得較為片面，宣傳的方式方法不多。而無人機(jī)卻是一個(gè)優(yōu)秀的載體，利用無人機(jī)拍攝可以獲取燈塔實(shí)時(shí)影像，縮短航拍的制作周期。其次，運(yùn)用云臺(tái)穩(wěn)像系統(tǒng)則為提供高質(zhì)量的畫面提出了保障，且拍攝形式非常靈活，讓觀看人員如同親臨駕駛艙，不用乘風(fēng)破浪奔赴現(xiàn)場(chǎng)也能體驗(yàn)云端之上的大美航標(biāo)。

2.無人機(jī)在航標(biāo)領(lǐng)域的展望

2.1 航標(biāo)低空巡檢

通過無人機(jī)搖桿技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可對(duì)航標(biāo)進(jìn)行低空巡檢，設(shè)計(jì)一套適合航標(biāo)巡檢的飛行作業(yè)模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)可拓展結(jié)合遙測(cè)遙控系統(tǒng)，為構(gòu)建三維可視化航標(biāo)運(yùn)維保障體系進(jìn)行探索。

2.2 水中救生

未來無人機(jī)可配備緊湊型救生裝置，操作者能通過攝像頭看到事發(fā)水域的現(xiàn)場(chǎng)情況，傳遞與落水者相關(guān)的詳細(xì)位置信息，并把無人機(jī)攜帶的自動(dòng)充氣救生帶更精準(zhǔn)地投向溺水者，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)救援。

2.3 輔助航標(biāo)維護(hù)

在一些高、遠(yuǎn)、險(xiǎn)的助航設(shè)施維護(hù)時(shí)，可通過無人機(jī)進(jìn)行工具及材料投遞，減輕一線航標(biāo)工攜帶工具的負(fù)擔(dān)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，并提高工作效率。

3.結(jié)語

經(jīng)過兩年的使用，無人機(jī)在航標(biāo)管理部門航標(biāo)巡檢、燈樁選址、文化宣傳等方面發(fā)揮了積極作用。盡管無人機(jī)仍受限于續(xù)航能力、抗風(fēng)能力等因素，但隨著技術(shù)的提升，相信上述問題會(huì)得以解決，應(yīng)用前景會(huì)更加開闊，特別是對(duì)航標(biāo)建設(shè)這種安全系數(shù)低、人工成本高的行業(yè)，利用無人機(jī)技術(shù)提高安全性和行業(yè)的生產(chǎn)效率，對(duì)航標(biāo)事業(yè)的發(fā)展有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。