無人機運用于杭州灣

卓婧　黃曉峰

摘 要 本文在分析杭州灣-錢塘江口的水文氣象條件以及海事巡航搜救難點的基礎上，探究利用無人機技術優勢輔助水上監管，彌補日常巡航及救助工作中的不足，加強海空立體化巡航搜救能力。

關鍵詞 無人機;杭州灣-錢塘江口;巡航搜救

中圖分類號： U676.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.002

0 引言

2008年的冰凍災害中，我國第一次將無人機應用在救助工作中，取得了較好的效果。近年來，無人機應用于各級各類災害現場，為救援工作提供非常可靠的支持。無人機在搜救方面的出色表現及其獨特的優點使得無人機越來越受重視，與此同時，無人機相關技術也有了巨大突破[1]。

浙江省擁有得天獨厚的海洋與河流資源，6400余公里海岸線。其中，杭州灣（聞家堰至澉浦河段）位于我國東部沿海經濟帶與長江經濟帶交匯的長江三角洲地區，全長122公里，是我國水運事業發祥地之一，向西可與蘭溪、衢州等內河港口相連，向東可直達嘉興、上海和寧波舟山港，是錢塘江江海聯運的重要樞紐[1]。如何對該區域實施高效的監管和救助始終是海事工作的核心問題之一。2012年交通運輸部海事局印發了《關于印發海事巡航救助一體化建設的指導意見》（海通航[2011]？946號），要求全面推進海事巡航救助一體化建設，不斷提高海事公共服務的能力和水平。本文意在分析杭州灣特殊水文氣象條件以及傳統海事巡航的基礎上，提出無人機輔助巡航搜救一體化的見解。

1 杭州灣水文氣象條件[2]

杭州灣口屬亞熱帶季風氣候，東臨太平洋，背靠歐亞大陸，全年氣候溫和，四季分明，雨量充沛，春季多海霧，夏秋多臺風。

1.1 風況

冬季常風向為WNW-NNW;春季和夏季常風向為E-ESE;最大風速為35.0m/s，方向為NE，多年平均大于8級風日數為6d。每年7～9月易受熱帶風暴影響，臺風平均每年3.3次，以在浙江直接登陸的臺風對杭州灣口影響最大。

1.2 霧

每年12月至翌年4月為多霧期，一般都為早晨發霧，至上午10時前后即消失，多年平均霧日數為26.9d。

1.3 潮汐

杭州灣口潮汐屬于不規則半日潮，潮差大，漲潮落潮時間長。

2 錢塘江河口海事巡航救助現狀

由于錢塘江潮水的性質，一天兩潮，超差大，水流急，水上交通的限制，海事執法會遇到各種因素的制約，這些因素對執法造成不小的困難。

2.1 現有搜救船艇與搜救水域特點不匹配

錢塘江河口洶涌惡劣的水勢對船舶主體結構的安全性及車舵的操縱性能存在較大不利影響，為了確保搜救力量自身的安全，船艇前往現場需要避開漲潮時潮頭期間和急流期間，無法保證實時出艇。就杭州海事局巡邏艇配備情況而言，只有海巡07998航速最快，設計最大靜水航速33節，抗風等級9級，其余的巡邏艇無法在潮水退去前安全返航，且受吃水限制。此外，雖然經過多年治水圍涂后河口主槽平面上趨于穩定，但由于沙坎頂點高程及形態沒有明顯變化、泥沙淤積等制約條件，錢塘江出海航道通航條件沒有明顯改善，公務船艇力量前往搜救現場需候潮通過多處淺灘，可參與搜救時間較短。

2.2 岸基監視不充分[3]

水面上固定監視設備設置難度極大，故杭州、嘉興以及寧波三地海事管理的水面監控設備主要依靠碼頭、橋梁和高空建筑等岸上固定點對臨岸水面狀況進行實時監控;而非臨岸的水面情況則是由VTS中心通過雷達、AIS等手段進行彌補，但信息量不夠充分，不能全面、直觀、完整地呈現水域狀況。

2.3 執法準備時間長且出動成本高

杭州海事局巡邏艇碼頭位于復興大橋下游浙江第一碼頭，巡邏艇從碼頭出發需1.5小時才可到達嘉紹大橋水域（亦或杭州灣水域），對于事故的及時處理存在不利影響。此外，在對轄區內從事危化貨物運輸的船舶進行監控時，出動海事船艇和執法船效率較低，人力、物力成本過高，由于錢塘江潮水大的影響，對相關污染事故的取證難度也較大。

3 無人機技術輔助海事監管的優勢分析

3.1 協同性好，效率高

直接利用無人機進行近距離巡航，或者巡邏船搭載無人機巡航可以有效地彌補執法艦船速度、航程、視野等方面的不足。同時，對發現的相關事故的情況進行及時記錄和保存，便于后續調查處理。利用無人機搭載任務設備，可實現航標的快速巡檢，及時有效地發現航標是否存在異常工作，有效提升巡檢效率。

3.2 機動性強

海上突發的險情對于時間的要求非常高，時間越短對于救助和事故處理就越有利。無人機的在快速性方面的優勢則不言而喻，能夠在事發后較短時間內到達現場，把高清視頻和照片實時傳送至監控中心，讓指揮救助人員可以較快地了解情況，作出下一步的指示。另外，無人機可以在目標區上空低速飛行進行搜索，通過機載紅外吊艙對有生目標進行探測，避免了由于人工搜索的不確定性而導致遺漏。此外，及時利用無人機投放救生圈可以第一時間讓被救助者看到希望，一方面減小由于不會游泳而被淹死的可能，另一方面可以增加信心等待救援，提高搜救成功率。

3.3 視距范圍大

作為海事而言，還承擔著防止船舶造成海上環境污染的職責。船舶的海上油污排放，生垃圾的排放，活污水的排放以及壓載水的排放等等，都是海事需要關注的。利用無人機搭載相關設備進行海面巡查，可大大提高對溢油的追蹤和處理，減小海洋污染。同時，對于逐漸隱蔽化的夜間排污作業行為，無人直升機搭載多光譜成像雷達能夠通過違法排污船只排放物體的溫度、色值等信息確定排污行為。

4 杭州灣——錢塘江口水域開展無人機巡航與搜救的必要性及可行性

1）必要性：杭州海事局轄區所在的錢塘江流域是世界聞名的強潮流河段，該河段水文條件復雜，潮位低、水深淺、涌潮大、流速急，海巡艇日常巡航及搜救需根據水文情況乘潮進出，呈現明顯的時段性，惡劣的客觀條件嚴重制約了海事巡航監管及搜救工作的開展，難以滿足巡航救助一體化的相關要求;無人機作為一種迅速發展的技術平臺，以其機動迅速、投入成本低、維護操作簡便、環保節能、沒有人員安全風險等技術特點，能夠很好地應用到海事監管中。無人機技術是將來監管的發展趨勢，將其應用于海事監管及水上搜救，不僅能夠大大提升海事監管能力，而且還能推進海事信息化發展水平。無人機系統在海事監視的應用，將進一步擴大觀測系統的立體化，通過岸基無人機的長航時、定航線的瀕海巡航，艦載無人機對海事船艇的監視范圍的擴大和監視難度的降低，確保了海事監視系統全天候的運行，保證了我國對海洋執法的常態化、全覆蓋、大數據的新時代要求[4]。

2）可行性：對于錢塘江河口水域段而言，其氣象條件還沒有達到海上的嚴苛性，對于無人機的飛行較為有利。隨著技術逐漸成熟，無人機在性能和可靠性等方面都有了顯著進步，也為無人機技術在海事領域的應用奠定了良好的技術基礎。此外，5G技術的突破，為未來在多無人機控制，巡航搜救現場情況的圖像視頻實時傳輸等方面做好了技術鋪墊。同時，低空空域政策支持逐步開放，也為海事領域應用無人機技術提供便利。再者，結合電子巡航，無人機巡航可以提升全面監控能力，減輕監管工作強度，節約監管行政成本，提高監管工作效率。

根據視距內海事監管所具有的特點，涉及海事監管的業務主要包括調查取證、應急反應、海上搜尋和救助、海上船舶溢油、排污監視等方面，且所獲取的數據主要為視頻和圖片等成果，針對這些海事監管業務，考慮到目前無人機性能，可以考慮采用輕便、組裝、起降方便的小型旋翼無人機。在應急情況下，風力不大的情況下，可以考慮采用大疆的INSPIRE系列產品（INSPIRE2.0，抗風10m/s，飛行時間23～27分鐘，信號距離7km）。如在風力較大，雨天情況下進行海事監管，則可考慮大疆的經緯M200系列產品（M200，抗風12m/s，最長飛行時間27分鐘，信號距離7km，可防雨）。

5 結語

從浙江海事局十三五規劃方案以及近期（2025年前）建設重點來看，急需要進一步加強快速反應能力，加快推進中遠程固定翼飛機，以及近岸小型無人機的建設，提升整個浙江沿海水域快速立體巡航和應急搜尋能力。

結合杭州灣--錢塘江實際情況，在巡航監管中引入無人機技術，利用無人機作為海巡艇的有效補充，可實現空中巡航監管，將傳統的基于海巡艇的現場巡航模式與新的電子巡航模式相結合，以信息化監管為主導、現場處置為補充，進行水域通航組織、指揮和管控，可推動適合杭州灣-錢塘江海事監管體系的建設。無人機技術在水上搜救時，在船艇無法靠近及抵達的情況下，能夠從空中進行準確分辨、定位，有利于為搜救指揮提供決策信息。在救助落水人員時可通過無人機遞送牽引繩、攜帶氣脹式救生圈進行投放，可有效提高落水人員獲救率。

參考文獻

[1]趙德燦.無人機在海上搜救中的應用[J].中國水運，2018.6.

[2]浙江海事局.《浙江沿海及主要港口航行指南》（2018年版）[M].2018.10.

[3]潘楊生.無人機系統在海事執法中的應用[J].世界海運，2018，41（10）：5-9.

[4]劉力，顧群，彭偉明等.基于無人機的海事立體監管系統體系框架研究[J].中國水運，2014（6）：54-55.