內(nèi)河航道管理中無(wú)人機(jī)的應(yīng)用

高進(jìn)

交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院 北京市 100088

1 引言

從我國(guó)內(nèi)河水系看，數(shù)量非常之多，同時(shí)，在航運(yùn)方面也非常發(fā)達(dá)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)看，現(xiàn)階段中國(guó)內(nèi)河航道通航里程約為130000 公里。在實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程中，內(nèi)河航道的運(yùn)行與其他航道運(yùn)輸同理，也需要配備大量的配套設(shè)施，如信息化設(shè)備、航標(biāo)、護(hù)岸、船閘，此外，還需要綠化、航政管理船艇等，此種情況下，若是僅僅依靠巡查人員人力方式完成巡航工作，不僅會(huì)增加工作量，同時(shí)也難以提高工作效果。所以，本文引入無(wú)人機(jī)，利用無(wú)人機(jī)搭載攝像器材，探索出了更加適合開展內(nèi)河航道巡航工作的方式方法。

2 內(nèi)河航道管理現(xiàn)狀

2.1 內(nèi)河航道巡航內(nèi)容

從內(nèi)河航道巡航內(nèi)容看，其中涵蓋了大量的工作，較為繁瑣復(fù)雜。比如，檢查航道上臨跨過(guò)河建筑物情況、各類航道標(biāo)牌、航道錨地/護(hù)坡/綠化現(xiàn)狀，此外，還需要檢查在航道岸坡上是否存在裝卸站點(diǎn)的情況，是否出現(xiàn)向航道置放垃圾、雜物的行為。對(duì)于在航道上拆除橋梁、打撈、疏浚等施工作業(yè)也需要嚴(yán)格檢查。另外，巡航工作人員還需要管理航道沉船沉物、堵航、橋梁碼頭等臨跨過(guò)河設(shè)施嚴(yán)重受損等工作。

2.2 管理工作現(xiàn)狀

從內(nèi)河航道巡航內(nèi)容可知，巡航的對(duì)象較為復(fù)雜，各行各業(yè)都涉及到，而以往傳統(tǒng)內(nèi)河航道巡航實(shí)際工作中，較多的巡查觀測(cè)內(nèi)容以及頻繁的巡航，這在很大程度上浪費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力。此外，巡航觀測(cè)工作中，由于工作需求，航政人員需要記錄取證，因此，錄音筆、照相機(jī)、無(wú)線傳輸設(shè)備、打印機(jī)等執(zhí)法設(shè)備必須配備齊全，如此繁瑣直接增加了巡航工作難度。綜合來(lái)看，現(xiàn)階段巡航工作存在的問(wèn)題可以總結(jié)如下幾點(diǎn)：

第一，從傳統(tǒng)巡航所記錄的內(nèi)容看，內(nèi)容項(xiàng)目繁雜，很難高效存檔。在巡航人員記錄觀測(cè)到的內(nèi)容時(shí)，通常只是將記錄的內(nèi)容填寫表格，部分內(nèi)容還需要記錄相應(yīng)的影音，此種巡航方式直接增加了巡航工作記錄歸檔繁瑣性，在后續(xù)使用過(guò)程中也無(wú)法高效調(diào)取。第二，由于我國(guó)內(nèi)河航道巡航里程大，所以需要的成本自然高。比如某省，依照該省航政巡航標(biāo)準(zhǔn)和要求，每年航道巡航總里程將近500000 公里，高達(dá)幾億的巡航費(fèi)用，使得巡航工作成本問(wèn)題日益突出。第三，從傳統(tǒng)巡航視角看，較為單一，同時(shí)巡航效果非常差。在實(shí)際巡航過(guò)程中，只有通過(guò)工作人員目視方式，觀測(cè)、記錄航道實(shí)際情況，而航道相關(guān)設(shè)施完好狀態(tài)、通航狀態(tài)、有無(wú)礙航行為，都會(huì)直接影響工作人員的觀察和判斷，諸多因素影響下，工作人員非常容易判斷失誤，與此同時(shí)，還有很多無(wú)法觀察到的內(nèi)容也會(huì)直接影響巡航效果。第四，由上文可知，以往巡航工作中會(huì)占用較多的人力、物力，耗費(fèi)財(cái)力的同時(shí)，也無(wú)法保證工作效率。主要是因?yàn)檠埠焦ぷ饕笙鄳?yīng)的工作人必須乘坐航政艇觀測(cè)，并使用影像設(shè)備監(jiān)察、記錄實(shí)際狀況，此種方式，無(wú)法提升航政艇巡航速度，因此，嚴(yán)重影響了實(shí)際工作效率，也浪費(fèi)了諸多資源。第五，以往巡航方式，存在反應(yīng)遲緩、應(yīng)急能力弱的缺陷。這與巡航模式存在直接關(guān)聯(lián)，由于以前的內(nèi)河航道巡航監(jiān)查內(nèi)容，多為航道臨跨河設(shè)施狀態(tài)，以及一些非突發(fā)性行為，所以，對(duì)于突發(fā)的情況，無(wú)法通過(guò)定期巡航有效應(yīng)對(duì)。

3 無(wú)人機(jī)的機(jī)型選擇

3.1 無(wú)人機(jī)的分類

無(wú)人機(jī)種類眾多，不同角度劃分方式也不同。本文主要以民用無(wú)人機(jī)的氣動(dòng)布局進(jìn)行分類分析，包含固定翼無(wú)人機(jī)、旋翼無(wú)人機(jī)兩類。其中固定翼無(wú)人機(jī)應(yīng)用時(shí)間較久，發(fā)展至今，該技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，從其實(shí)踐應(yīng)用看，不僅可以實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)航程，同時(shí)，也可以滿足速速上的要求，能夠承載較大任務(wù)載荷。這些優(yōu)勢(shì)，使得民用固定翼無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍較廣，如交通監(jiān)管、防災(zāi)減災(zāi)、邊防巡邏，此外，還可以應(yīng)用到國(guó)土資源監(jiān)測(cè)、森林防火等領(lǐng)域中。而另一種的旋翼無(wú)人機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)單一，與固定翼無(wú)人機(jī)相比，成本也更少，并沒(méi)有固定基地起降要求，所以，可以更為便捷的運(yùn)輸，在實(shí)際飛行過(guò)程中也更加靈活，能夠滿足不同高度、速度需求進(jìn)行飛行，將其應(yīng)用到巡查執(zhí)法工作中，可以獲得更為精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，檢查航標(biāo)現(xiàn)狀。

3.2 優(yōu)勢(shì)分析

在內(nèi)河航道管理中引入無(wú)人機(jī)，體現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢(shì)：

首先，無(wú)人機(jī)飛行靈活的特點(diǎn)，可以更好的適應(yīng)內(nèi)河航道地理環(huán)境，對(duì)于一些偏遠(yuǎn)的內(nèi)河航道，具有較大巡航難度等情況。應(yīng)用無(wú)人機(jī)，能夠完成遠(yuǎn)程、高速巡航，同時(shí)，在具體進(jìn)行巡航檢查時(shí)，也能夠低速飛行、懸?？罩?。無(wú)人機(jī)的應(yīng)用，并沒(méi)有嚴(yán)格的起降場(chǎng)地限制，因此，無(wú)論是臨時(shí)起降點(diǎn)、固定基地，還是船舶甲板都可以完成起降，這使得巡航作業(yè)可以更加順利的進(jìn)行。

其次，由于無(wú)人機(jī)具有較強(qiáng)的性能，所以能夠適應(yīng)內(nèi)河航道復(fù)雜的情況。只需要人機(jī)攜帶多種光電設(shè)備，便可快速、準(zhǔn)確的獲取到紅外照片、高清錄像等實(shí)際航線內(nèi)情況，給地面站實(shí)時(shí)傳輸信息，與以往情況相比，可以更加全面、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)礙航設(shè)施、故障航標(biāo)。與此同時(shí)，由于無(wú)人機(jī)設(shè)備較為簡(jiǎn)單，能夠快速啟動(dòng)，再加上高速飛行特點(diǎn)，如果發(fā)現(xiàn)緊急情況，或者接到緊急報(bào)告，能夠?qū)崿F(xiàn)在最短時(shí)間內(nèi)，實(shí)時(shí)傳輸事發(fā)場(chǎng)地影像，進(jìn)而輔助航道部門有關(guān)人員作出決策，制定方案。

最后，與以往較大成本的巡航作業(yè)相比，應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡航，具有低成本優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然，也在很大程度上減輕了巡航人員的工作負(fù)擔(dān)，提高了工作效率。從現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)使用情況看，電動(dòng)無(wú)人機(jī)居多，相比之下，油動(dòng)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用，也發(fā)揮了百公里耗油低于兩升的優(yōu)勢(shì)。

4 內(nèi)河航道管理中無(wú)人機(jī)的應(yīng)用

4.1 無(wú)人機(jī)應(yīng)用要求

首先，人員要求。內(nèi)河航道管理中對(duì)于無(wú)人機(jī)的使用，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照中國(guó)民用航空局發(fā)布的《民用無(wú)人機(jī)駕駛員管理規(guī)定》有關(guān)內(nèi)容執(zhí)行，依照此內(nèi)容，并結(jié)合航道管理具體情況和需求，操作無(wú)人機(jī)的駕駛員，必須獲得中國(guó)AOPA 官方培訓(xùn)合格證，才可以合法操縱無(wú)人機(jī)開展內(nèi)河航道巡航工作。其次，場(chǎng)地要求，無(wú)人機(jī)在場(chǎng)地方面并沒(méi)有過(guò)多的限制，尤其是上文提到的旋翼無(wú)人機(jī)，該類型無(wú)人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多地起降，比如，航政艇甲板等，相比之下，固定翼無(wú)人機(jī)需要標(biāo)準(zhǔn)的起降場(chǎng)地，同時(shí)，其起飛方式也有著自己的特點(diǎn)，一般是手拋、滑跑起飛等，滑跑著陸、傘降回收以及阻網(wǎng)降落則是固定翼無(wú)人機(jī)常見降落方式。最后，無(wú)人機(jī)飛行由于其結(jié)構(gòu)、體積等因素影響，所以在天氣方面也有著一定的要求。將其應(yīng)用到內(nèi)河航道管理過(guò)程中，要保證低于5 級(jí)風(fēng)的情況，才可以使用，否則非常容易出現(xiàn)無(wú)人機(jī)應(yīng)用損失。表1 為部分適用無(wú)人機(jī)主要性能參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中可以結(jié)合內(nèi)河航道實(shí)際情況合理選擇。

表1 部分適用無(wú)人機(jī)主要性能參數(shù)

4.2 航道內(nèi)工作模式

由上文可知，考慮到無(wú)人機(jī)航道管理工作需求、作業(yè)特點(diǎn)，根據(jù)無(wú)人機(jī)以及地面站的數(shù)量，可以將無(wú)人機(jī)巷道內(nèi)工作模式劃分為兩種：一種是“一站一機(jī)”模式，另一種就是“多站一機(jī)”模式。其中“一站一機(jī)”的模式較為常見，主要是一架無(wú)人機(jī)配備一個(gè)地面站。一般情況是一架便攜式無(wú)人機(jī)和一臺(tái)移動(dòng)地面站組成。而“多站一機(jī)”模式，則為一架無(wú)人機(jī)，配備多個(gè)地面站，比如艇上配備的移動(dòng)地面站、航道管理部門指揮中心地面站、執(zhí)法車與一架無(wú)人機(jī)的組合。

4.3 應(yīng)用于日常航道巡查

在日常航道巡檢過(guò)程中應(yīng)用無(wú)人機(jī)，可以由執(zhí)法艇攜帶無(wú)人機(jī)開展空中補(bǔ)充巡查工作。這與以往單一視角的目視手段相比，可以避免受到特殊環(huán)境的影響，借助無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡查，可以規(guī)避掉很多影響航道管理人員判斷的因素，從而獲取到內(nèi)河航道最為真實(shí)的狀態(tài)。除此之外，日常航道巡查也可由單人操作無(wú)人機(jī)完成，突顯出了極大的便利性，不僅可以減少人力、物力的占用，同時(shí)，也可以有效提高工作效率。改變了以往只能依靠執(zhí)法車艇巡航的局限，進(jìn)而減少車艇巡航頻次，控制巡查費(fèi)用。在具體應(yīng)用過(guò)程中，工作人員可以通過(guò)程序預(yù)先設(shè)計(jì)好無(wú)人機(jī)航線，將導(dǎo)航點(diǎn)輸入到機(jī)載控制系統(tǒng)中，而后無(wú)人機(jī)便可長(zhǎng)航程的巡察，若是巡航過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了礙航設(shè)施，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)會(huì)直接拍照取證，并實(shí)時(shí)傳輸給地面站，幫助工作人員制定解決方案。

4.4 應(yīng)用于航道行政許可

對(duì)于無(wú)人機(jī)的應(yīng)用，還可以輔助航政許可管理，提升管理效果。比如，在無(wú)人機(jī)的輔助下，航政許可管理可以在前期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行勘察；在施工環(huán)節(jié)，則可以借助無(wú)人機(jī)，實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)督，進(jìn)而有效提升無(wú)人機(jī)監(jiān)管作用。除此之外，無(wú)人機(jī)還可以應(yīng)用到內(nèi)河航道管理應(yīng)急情況中，及時(shí)獲取應(yīng)急監(jiān)視、現(xiàn)場(chǎng)視頻。在最短時(shí)間內(nèi)，利用無(wú)人機(jī)趕赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行應(yīng)急監(jiān)視。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在內(nèi)河航道管理中應(yīng)用無(wú)人機(jī)，體現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢(shì)，有助于進(jìn)一步優(yōu)化、提升內(nèi)河航道管理水平，提高航道巡查效率，從而有效減輕執(zhí)法車艇駕駛員、執(zhí)法人員工作強(qiáng)度。在日后應(yīng)用中，還應(yīng)當(dāng)深入研究，不斷實(shí)踐優(yōu)化。