水面智能無人船在燈浮標維護中的應用研究

鐘興富 李超華

摘 要：水面智能無人船是除無人機之外的又一項新型水上安全監測和系統維護的設備，水面智能無人船的合理應用可實現燈浮標的維護。本文首先介紹了水面智能無人船及其應用優勢，在其基礎上，分析了水面智能無人船在燈浮標維護工作中的具體應用。

關鍵詞：水面智能無人船 維護方法 燈浮標 日常巡檢

1.引言

航標是保障船舶安全航行的重要設施，截止到2018年年底，沿海航標數量接近1.6萬座，其中燈浮標的數量為0.4萬座。燈浮標的維護工作總量和難度均為相關領域工作人員帶來了巨大挑戰。使用水面智能無人船可對燈浮標進行有效維護，所以本文的研究具有現實意義。

2.水面智能無人船及其應用優勢

2.1水面智能無人船概述

水面智能無人船簡稱無人駕駛船或無人船，以動力船體作為平臺，搭載控制設備、通信設備和特殊功能設備，實現特殊工作目標。水面智能無人船主要以地面基站或者母船控制中心進行遠程操控。無線通訊系統助力于控制中心的各項監管和控制工作，進而完成無人船發送出的各種數據信號的接收工作。通過對接收到的信息數據進行分析，可以更好地掌握無人船運行狀態。目前，水面智能無人船仍有較高的研究熱度，但是對其應用的研究主要集中在軍事領域。隨著人類對于海洋的持續探索，將水面智能無人船應用到海洋商業開發以及巡航檢驗工作等方面，有利于發現這些領域的廣闊發展前景。

2.2水面智能無人船優勢

（1）功能豐富

將預先設定好系統參數的智能機器人搭載到無人船上，可根據實際情況，觸發相關指令，完成巡航、檢測與問題處理。比如，無人船上搭載的智能機器人可以對航標的太陽能板和燈器進行擦拭，對航標本身存在的銹蝕問題除銹和噴漆保養。而且，無人船搭載的水下機器人還對航標的錨鏈狀態進行檢測。與無人機相比，水面智能無人船的載荷更大，如果在日常巡檢中發現了航標漂失的問題，可以使用無人船對漂失的航標進行追蹤，將丟失航標的坐標參數發回到控制中心，由控制中心制定尋回方案。這一環節不需要工作人員直接到現場進行定位、追蹤和尋回操作，有效地節約了人力物力，而且還提高了航標尋回的實際效率，將損失控制在最低范圍之內。

（2）成本低廉

水面智能無人船在實際運行中僅需要二至三名工作人員進行操作管理，這一運行模式有效地節約了人力和物力。并且，我國現階段研究的水面智能無人船設備最高的航速已經達到了30節，續航能力較比之前有了大幅度提升，最高可以達到上百公里，可以滿足轄區內絕大部分航標的巡檢工作，體現出了較高的性價比。

（3）范圍廣闊

與無人機相比，水面智能無人船的適用范圍更加廣泛。在實際的應用中，無人機無法在霧霾天氣使用，而無人船可以有效地突破這一技術壁壘，即便是在霧霾天氣中也能近距離靠近巡航目標，在不影響航標正常運行的情況下對其進行檢查。霧霾天氣以及其他惡劣天氣對無人船巡航檢查結果精準度影響較小。而且，目前我國投入使用的無人船船身最大不超過10m，無人船本身的體積不大，運行更加靈活，在實際的應用中不會產生通航限制問題。

3.水面智能無人船在燈浮標維護工作中的應用研究

3.1燈浮標維護現狀

（1）維護內容

現場巡檢與維護工作中，主要的維護內容包括了航標的顏色、結構以及燈質，并對航標的位置進行核對，檢查電壓和電流并校對燈質，同時還要對設備與標體進行清潔。與此同時，航標遙測遙控系統已經在國內沿海航標維護工作中進行了全面應用，但是目前的技術水平僅能滿足設備系統電流、電壓、燈質與位置的檢查，而且在檢驗工作中發現的問題還需要工作人員進行現場核驗，因此這一方法只能作為日常巡航維護工作的補充手段。

（2）維護方法

燈浮標維護工作主要分為了航標巡檢以及航標保養等兩種方法。當前，國內燈浮標航標巡檢工作主要是通過航標日常巡檢與維護的方式實現。工作中，首先需要制定出年度、季度、月度的檢驗工作計劃表，檢驗的內容要涉及到外形、位移、結構腐蝕性等多項內容。其次，在工作中嚴格地落實日常檢測項目，并對其中存在的故障以及失常問題進行修復。最后，以年度為周期定期對航標進行全面細致地保養，加強現場檢查和系統維護，以維持航標整體的穩定性。

3.2水面智能無人船的應用

（1）日常巡檢

日常工作中，工作人員要根據巡檢的計劃，遙控水面智能無人船到達指定的海域，使用定位、船載攝像以及傳輸設備，攝像設備拍攝將這一海域內的燈浮標的顏色、結構、燈光和實時位置等信息畫面進行集成并以傳輸設備傳輸到操作控制中心，接受工作人員的檢查。同時，在日常巡檢工作中，無人船還要將發現的小型船舶系泊在浮標上以及其他可能對浮標效能產生影響的情況，使用聲音和雷達等設備進行驅趕，并利用視頻系統進行取證。

例如，南海航海保障中心的工作人員在日常巡檢中使用了水面智能無人船對航標狀態進行了巡檢。巡檢中使用了surf沖浪者型號無人船設備，對巡檢的具體效果以及代替傳統人工駕駛船只進行巡檢工作的可能性進行了探索。巡檢中重點對南海航道兩側的燈浮標進行了日常巡檢，主要內容為航標檢查以及位移狀況測定。經過了巡航檢查后，工作人員精準地掌握了燈浮標的編號以及外形結構是否存在變形和損壞等情況，通過激光測距儀還測算了航標坐標，通過對原本的坐標參數進行對比，判定航標是否存在位移問題。不僅如此，surf沖浪者號水面智能無人船設備搭載了CCD相機，有效的拍攝范圍可以達到97°，自動測量狀態下的船速為2m/s，最高速度可以達到3m/s，續航時間超過了10h，抗風能力達到了最高5m/s，即便在惡劣天氣下也能正常運行并精準測量得到所需的各項數據。

（2）突發應急航標管理部門的工作人員在工作中可能會遇到引航、海事等單位或者個人發布的航標失常信息，此類問題在航標巡檢中也能被發現。通常情況下，航標信息管理部門的工作人員需要先進行現場核實之后，判斷信息是否真實，才能做出相應的處理方案。比如，針對航標失常情況，要根據具體的失常問題以及嚴重程度，制定出修復措施。但是，經過“接收信息-到達現場-確認信息-判斷問題-返回控制中心-制定方案”的全過程之后，往往不能在第一時間對此類突發事件進行應急處理，延誤了最佳的修復時間。應用水面智能無人船可以在接收到問題信息的第一時間到達現場，并使用智能設備對現場的浮標情況進行判斷，工作人員通過視頻監控設備就可以直觀地看到航標的具體狀況，進而制定出相應的問題解決方案。這一操作方法有效地節約了應急事件處理的時間，提高了燈浮標問題解決的效率。

在5G時代即將全面到來以及我國對北斗系統大力推廣的背景下，將水面智能無人船和5G遠程駕駛系統以及北斗技術相互結合，借助“黑科技”解決人工巡航的成本高與管理難問題。比如，中國聯通首創了5G無人船巡航技術，在船體都在高清攝像頭、傳感設備和探測儀，可以實現視頻信息、水質、水深以及燈浮標狀態的探測，為現代航運領域的發展提供了全新且靈活的數據采集模式，有效地彌補了傳統固定式數據信息采集工作存在的局限性，為航運監測提供了強有力的支撐。

4.總結

綜上所述，國際貿易總運輸量的60%以上以及中國進出口貿易運輸總量的90%以上都是通過海上運輸方式實現，燈浮標的維護工作對于航運事業的安全穩定發展具有重要意義。對此，相關工作人員要在實際工作中，持續推進水面智能無人船的實踐應用，發揮出無人船的優勢，實現燈浮標的有效維護。

參考文獻：

[1]侯釗，李雯.淺談水面智能無人船在燈浮標維護中的應用[J].珠江水運，2019（08）： 61-62.

[2]鐘輝，牛瑞娟.淺談燈浮標鋼材表面的防腐保護[J].珠江水運，2016（16）： 40-41.