內河航道管理中無人機的應用

管俊

摘 要：本文研究探討了內河航道管理中無人機的使用，簡單介紹了無人機的分類及適用于內河航道管理作業的無人機參數，結合無人機的性能優點、內河航道管理特點，提出內河航道管理無人機的選擇及使用方法，為無人機在內河航道管理工作中的應用提供參考。

關鍵詞：內河航道；無人機；巡航；航政管理

中圖分類號：U611 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）05-0023-02

我國依托眾多內河水系發展起來的航運業較為發達，截至2015年底我國內河航道通航里程達12.7萬公里，等級航道占52.2%，高等級航道達標里程1.36萬公里。目前航道管理部門僅靠航政管理船舶及執法車輛進行巡查管理，工作量巨大但效果不甚明顯，而無人機（由控制站管理的航空器）巡航作為一種安全可靠、機動靈活的空中監管手段，近年來已在電力巡查和海事監管作業中發揮了重要作用，其亦可作為內河航道管理的重要手段，補充及加強內河航道管理。本文結合內河航道管理特點、需求以及小型無人機監管特點，提出內河航道管理無人機的選擇及使用方法，為內河航道系統無人機的應用提供參考。

1 無人機的機型選擇

1.1 無人機的優勢

從內河航道管理特點、無人機性能特點以及綜合成本多方面分析，無人機在內河航道管理中具有突出的優勢。

（1）適應內河航道地理環境特點。部分內河航道地處偏遠，船舶巡航難度大、頻次低，執法車輛巡查視角單一、效果不好。 無人機可以高速、長航時巡航，也可以低速或懸停方式巡航巡查；起降場地要求低，可從固定基地、臨時起降點或船舶甲板起降進行巡航作業。

（2）性能強大，適用于多種情況。人機攜帶各種先進光電設備，可航拍可見光照片、紅外照片、高清錄像，實時傳輸同步畫面到地面站。通過對比日常巡航記錄，可及時發現礙航設施及故障航標；無人機航拍配合執法人員執法記錄儀執法，可詳細記錄現場情況。

（3）反應速度快，響應時間短。無人機設備簡單，啟動速度快，飛行速度快，接到緊急事件報告后可在較短時間內飛赴突發事件現場實時回傳事發場地影像，為航道部門進行決策提供參考。

（4）運行成本低、減輕人員負擔。相較于傳統模式，無人機巡航成本大大降低。無人機巡航費用極為低廉，目前普遍使用的電動無人機只需充電，油動無人機每百公里耗油也不到兩升。傳統巡航中航政艇需配備人員至少3名，最快航速只有 20 公里/小時，無人機巡航僅需操作人員1到2名，速度更是可以達到100公里/小時以上，巡航速度的提高減輕了人員工作量，實現短時間較大范圍巡航作業。

1.2 無人機的分類

無人機種類繁多，可以從各種角度對其進行分類：按動力劃分，可分為電動無人機和油動無人機兩大類；按使用領域劃分，可分為軍用、民用及消費級無人機三大類；按氣動布局來劃分，可分為固定翼無人機和旋翼無人機兩大類。本文僅闡述民用無人機以氣動布局劃分的兩類無人機選擇使用。

（1）固定翼無人機。固定翼無人機從英國“蜂后”無人機開始，迄今發展已有八十余年，技術已十分成熟，有航程遠、航速快、任務載荷大的優點，一般使用固定基地起降。民用固定翼無人機主要應用在防災減災、交通監管、國土資源監測、邊防巡邏、森林防火以及管線巡檢等領域。

（2）旋翼無人機。旋翼無人機的結構比較簡單，價格相較于固定翼無人機更為低廉，對起降場地的限制極低，隨艇隨車攜帶極為方便，其飛行靈活性較高，可在各種高度以各種速度飛行，配合光電設備可對巡查執法中的違章建筑違法活動進行精確取證，也可用于檢查航標的現狀。

1.3 無人機主要性能及產品

目前市場上眾多無人機產品可用于內河航道管理作業，國產的勁鷹-1、KC-2000、韋加、M210-RTK、天魁-3等無人機是民用監管領域的典型代表，相關產品主要性能對比（表1）。

2 無人機在航道管理中的使用

2.1 無人機在航道管理中的工作模式

根據無人機在航道管理工作中的具體使用特點、作業要求，以及無人機數量和地面站的數量，將無人機工作模式分為 “一站一機”、“多站一機”2 個大類。

（1）“一站一機”模式。該模式為最常見的無人機工作模式，由一架無人機和一個地面站組成，如圖1（1）。在該模式下，由便攜式無人機與移動地面站組成，或由一架長航程無人機與地面基地站組成，在技術成熟的情況下也可自由組合不同的無人機和地面站。

（2）“多站一機”模式。該模式由一架無人機和多個地面站組成，如圖1（2），典型模式為航道管理部門指揮中心地面站與執法車、艇上配備的移動地面站和一架無人機所組成的系統。基地站A與移動站B接收相同的無人機傳輸畫面，但基地站A相較于移動站B具有更高的控制權限。

2.2 無人機在日常航道巡查中的使用

（1）由執法車、艇攜帶無人機，在日常巡查中進行空中補充巡查。傳統巡查中車艇上的執法人員通過目視手段巡查，視角單一效果易受地形地貌影響。使用無人機空中補充巡查，排除影響航道管理人員判斷的多種因素，全面有效的觀察航道狀態。

（2）單獨由無人機進行航道巡查。考慮到經濟性和高效性，可使用無人機替代執法車艇巡航，減小車艇巡航頻次，降低巡查成本。無人機可于使用前在機載控制系統中輸入各導航點，利用長航程無人機的優點，以極高的效率沿航道進行巡查。在巡查過程中，對實時發現的礙航設施，可由地面站介入導航進行航拍取證，為下一步處理做好準備。

2.3 無人機在航道行政許可中的使用

無人機使用可全程貫穿于航政許可管理中。在航政許可前期勘察中無人機可輔以其他方式勘察現場情況，施工期間利用無人機的大視場優勢進行有效監督，爾后利用無人機針對性的進行監管。

2.4 無人機在應急情況下的使用

無人機在內河航道管理應急情況下的作用主要是應急監視和現場視頻取證。在航道管理部門接到緊急事件報告后，短時間內即可放飛無人機，利用其快速性先期趕赴現場進行應急監視。執法人員現場執法時，可由無人機空中航攝配合執法人員佩戴的執法記錄儀進行視頻取證工作。

3 無人機實際使用的要求

3.1 場地要求

無人機作為一種航空器，相較而言對于場地要求極低。旋翼無人機的起降對場地要求極為簡單，甚至可在航政艇甲板上進行起降作業；固定翼無人機對于起降場地要求稍高，常用起飛方式為手拋、彈射和滑跑起飛，常用降落方式為傘降回收、阻網降落和滑跑著陸，在滑跑起降時可采用水上起降方式以降低對場地的要求。

3.2 人員要求

中國民用航空局于2016年頒布了《民用無人機駕駛員管理規定》，根據該規定結合航道管理中的實際情況，無人機駕駛員應在中國航空器擁有者及駕駛員協會（中國AOPA）通過培訓取得訓練合格證后方能合法使用無人機，因此還要訓練一批無人機駕駛員，確保在作業期間無人機高效的合法運行。

3.3 天氣要求

與其他航空器一樣，無人機在使用上受到自然因素的制約。用于內河航道管理的無人機大多屬于輕小型無人機，其抗風能力弱，在大于5級風的情況下不宜使用，以免造成損失。

4 結語

無人機諸多特點和優勢符合內河航道管理的任務需求，合理應用無人機優化了航道巡航模式，減少了執法車艇巡查的燃料成本，提高了航道巡查的效率，降低執法車艇駕駛員及執法人員的勞動強度。縱然無人機應用于內河航道管理有一定的制約，但仍不為是一種有力、有效、大有發展前途的方式。

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