淺談無人機在航標巡檢維護上的應用

張燕

摘 要：隨著無人機技術的快速發展，無人機在航標領域展現出了良好的應用前景。本文介紹了現階段消費級防水無人機在航標巡檢維護上的應用及取得成效，對無人機在航標維護領域的應有具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：無人機 航標 維護 巡檢 應用

1.引言

近年來，隨著無人機技術的日臻成熟，越來越多的航標管理者希望將無人機技術應用在航標領域。無人機具有攜帶方便、易操作、反應迅速、高度靈活及可自主飛行等優勢，可以彌補當前利用船舶巡檢的手段單一、反應速度慢、船舶運行成本高等不足。但是，由于航標遠離海岸和海上環境惡劣等因素，可滿足航標巡檢要求的無人機須具有較強的抗風能力和續航能力，需要高端無人機才能滿足要求，但價格普遍較高。按照目前的財政管理制度，航標管理機構采購一臺可滿足航標日常巡檢作業要求的高端無人機幾乎不可能，因此，近兩年來，筆者結合北海航標處應用無人機巡檢和設置航標的實踐，對消費級防水無人機在航標巡檢維護上的應用進行了一些思考。

2.利用無人機開展航標巡檢

受無人機抗風能力和續航能力的制約，我們開展巡檢測試的航標主要集中在港口附近水域、淺水區航標、孤島/礁石燈樁等。在航標日常巡檢中，主要檢查航標的四要素，即標位準確、燈質正確、結構良好、涂色鮮明，如滿足該四要素即可認為航標效能正常。通過無人機對航標進行近距離拍照和定位，可判斷航標位置是否準確、結構是否良好和涂色是否鮮明，再結合航標遙測遙控系統，就可掌握航標燈質是否正確。利用無人機開展海上航標巡檢，可提高航標巡檢效率，降低海上作業勞動強度，大大減少航標工現場上標的次數和頻率，航標員海上作業的安全系數得到提高。

2.1可利用無人機巡檢的燈浮標

（1）碼頭附近水域及靠近岸邊的燈浮標。該類航標均可通過開車到達其附近，然后選擇距離航標較近的地方啟動無人機，對其進行拍照和定位。如從基地開船對該類航標進行巡檢，不僅耗時，且耗費大量的人力物力。

（2）淺水區域燈浮標。目前各航標處配備的巡檢船以120噸級航標巡檢船最為常見，而在開展航標日常巡檢時，面對淺水區的浮標，最常用的方法是將巡檢船停在燈浮標附近的深水區域，然后利用船上快艇進行巡檢，但如此操作安全系數較低，在巡檢過程中時常出現人員受傷的小事故。而現在可以讓船舶停泊在燈浮附近的深水區域后，啟動無人機對附近航標進行巡檢，大大提升了作業的安全性，同時減輕勞動強度。

（3）水下情況復雜的燈浮標，如孤立危險物標、沉船示位標及附近有養殖區域的浮標。對該類浮標進行巡檢時，由于對浮標附近水域水下信息掌握不全，船長為保障自身船舶安全，經常利用船上快艇進行巡檢，如利用無人機巡檢則大大提升安全性。

（4）涌浪大，航標巡檢船無法靠標時。在廣西北部灣水域，每年的5-8月份為西南季風，涌浪大導致船舶靠標困難。此時將船舶開至航標附近水域，再利用無人機開展航標巡檢，大大降低船舶靠標風險，避免靠標造成不必要的船舶或浮標受損。

2.2可利用無人機巡檢的固定標志

（1）沿岸附近水中燈樁，如設于入海河口的燈樁。此類燈樁可通過開車到達航標附近，近兩年北海航標處管轄北侖河、欽江、大風江、水兒港等水域燈樁已多次采用無人機巡檢方式完成巡檢，大大降低了維護成本。

（2）位于礁石、暗礁上的固定標志。目前對此類航標的巡檢只能利用快艇登陸，而無人機巡檢的引入，可提升作業安全性，降低勞動強度和維護成本。

（3）橋涵標和地勢險要的固定標志。橋涵標設置于橋孔、橋墩上，不論航標員采取船舶巡檢還是開車到橋梁上巡檢，都無法全面的掌握標志的全部情況，通過無人機巡檢可幫助航標員全面的了解航標信息。

3.用于航標建設選址

“不識廬山真面目，只緣身在此山中”恰當的概括了燈塔（樁）選址工作的難點，即難于對地形整體把控、無法精確選點。選址信息通過文字和地面拍攝圖片等手段表達較為抽象，不能很好地把地形特征進行傳遞。以上情況可以通過無人機來解決。現階段技術可以實現無人機三維立體拍攝圖像。

2015年12月份以來，北海航標處已在廣西北部灣水域采用無人機為20多座燈塔（樁）建設進行了選址。該方法對地形特征認知全面，選點精確，有效縮短工作時間及節約了成本。建議將燈塔、燈樁建設無人機選址方式推廣，可以有效增加工作效率。

4.應用成果

北海航標處研究無人機在航標上的應用始于2015年，先后采購了大疆精靈3（PH A N T OM 3 PROFESSIONAL）型號無人機一架，該型號無人機遙控距離5km、飛行高度120m、搭載1200萬像素云臺相機，續航能力23min；經緯M600 PRO型號無人機一架，該型號無人機遙控距離5km、飛行高度120m、搭載1276萬像素云臺相機，續航能力38min；

先后對中越邊境的白蘇巖燈塔、北侖河8座燈樁、三牙石燈樁、小雙石燈樁、冠嶺燈樁、北海港石埠嶺港區6座燈浮、防城港海警碼頭水域8座燈浮、鐵山港東航道4座燈浮，利用無人機進行了10多次航標巡檢，均圓滿完成巡檢任務。巡檢效率得到大幅提升，同時節約了二次動船的成本，降低了勞動強度，提升了海上作業的安全系數。

在2015年、2016年北部灣水域航標配布完善工程，北海-潿洲-斜陽陸島運輸航標配布完善工程、北海銀灘燈塔等工作中多次利用無人機進行地理勘測和定位，讓燈塔（樁）的選址更加精確、高效。

5.無人機應用于航標維護存在的主要問題及解決建議

（1）存在的主要問題。一是續航時間短的問題。目前，消費級無人機的續航時間一般在30分鐘以內，對于一次性巡檢多座航標比較困難，往往力不從心。目前的解決辦法是多備電池，并且必須有船舶跟隨，船舶起到“航母”的作用。二是采用更高性能的電池產品，如鋁電池，但費用較高。二是 “捂燈”的問題。無人機巡檢與人工巡檢最大的差別就在于“捂燈”檢查燈質。解決的辦法是安裝帶專用遙控器的燈器，用遙控器可以模擬“捂燈”。此外，可通過遙測遙控信息系統讀取電流、電壓、位置等數據。

（2）加大對無人機操作人員的培訓。無人機操手需要具備較強的理論基礎和技術能力，今后擴大無人機巡檢范圍時，必須加強對操手的培訓力度，保證航標巡檢的安全性。

（3）盡量挑選能見度良好、風速較低的時間段進行無人機航標巡檢。

6.結論

與傳統的航標巡檢維護模式相比，無人機在巡檢效率高、勞動強度、維護成本、安全性能等多方面具有突出優勢，但受當前無人機技術水平的制約，無人機巡檢尚不能替代傳統的航標巡檢維護模式，相信隨著無人機技術的不斷成熟，今后無人機必將廣泛應用于航標巡檢維護作業，開創新的航標監管手段和途徑。當前我們認可借助無人機現有的技術能力，與現有的航標管理手段相結合，對部分水域航標進行巡檢維護，構建更加高效的航標維護管理體系。

參考文獻：

[1]鄧祝森，石洪英，程勝利.無人機在航海保障中的應用研究.中國水運，2017，01.

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