基于無人機(jī)的水上行政檢查電子巡查工作機(jī)制研究與應(yīng)用

沈煒煒 丁浩

摘 要：實(shí)施水上巡查主要為了加強(qiáng)水上交通安全監(jiān)督、防止船舶污染水域環(huán)境等，傳統(tǒng)的海巡艇巡查手段存在人力財力投入高、效率低、不易及時取證等問題。無人機(jī)具有成本低、靈活性高、視野開闊等特點(diǎn)，南京市地方海事局圍繞其應(yīng)用優(yōu)勢結(jié)合執(zhí)法工作要求制定一套包含工作程序、作業(yè)方式、平臺管理、評價體系等的電子巡查工作機(jī)制，在實(shí)施過程中成為傳統(tǒng)工作方式的有效補(bǔ)充。

關(guān)鍵詞：水上執(zhí)法;無人機(jī);工作機(jī)制

中圖分類號：U698 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）02-0073-03

在交通運(yùn)輸水上執(zhí)法領(lǐng)域，通過運(yùn)用無人機(jī)及其相關(guān)配套設(shè)備、應(yīng)用技術(shù)形成的“無人機(jī)+海巡艇”電子巡查工作模式，和“一套裝備+一套平臺+一套標(biāo)準(zhǔn)”水上執(zhí)法工作機(jī)制，加強(qiáng)水上動態(tài)監(jiān)管和應(yīng)急處置能力，維護(hù)水上安全環(huán)境持續(xù)穩(wěn)定，長效開展水域環(huán)境污染防治工作，作為傳統(tǒng)作業(yè)方式的有效補(bǔ)充，并提高智能化程度，進(jìn)一步減少人力投入，提高效率、效果。

1應(yīng)用背景

近年來，交通運(yùn)輸行業(yè)深入貫徹改革創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型升級發(fā)展戰(zhàn)略，為推進(jìn)綜合交通、智慧交通、綠色交通和平安交通建設(shè)，加快實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸現(xiàn)代化提供堅強(qiáng)支撐。無人機(jī)智能化的飛行平臺、分析技術(shù)和高效信息化管理手段可以減少人工管理方面的意義，減少了人工誤判、錯漏，豐富了信息數(shù)據(jù)形式和表達(dá)效果，降低了車船燃油消耗和人力財力投入，應(yīng)用價值良好。

根據(jù)江蘇省推進(jìn)實(shí)施水上執(zhí)法電子巡航工作，深入推進(jìn)1+N新型海事執(zhí)法模式，充分發(fā)揮海事信息化技術(shù)優(yōu)勢。積極推進(jìn)江蘇省水上無人機(jī)電子巡航系統(tǒng)的構(gòu)建，建立健全電子巡航工作機(jī)制和管理制度。要求無人機(jī)水上電子巡查能夠連續(xù)、全面對轄區(qū)水域重點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時、連續(xù)的跟蹤、觀察、監(jiān)督和軌跡回放，進(jìn)行記錄保存，并實(shí)現(xiàn)歷史查詢和證據(jù)存儲，統(tǒng)計和分析電子巡航的相關(guān)數(shù)據(jù)，總結(jié)評估水上交通規(guī)律和安全風(fēng)險。將電子巡航與現(xiàn)場巡查、巡航與各海事業(yè)務(wù)管理平臺、系統(tǒng)結(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ)。尤其是無人機(jī)巡航，必須有執(zhí)法人員和技術(shù)人員同時實(shí)時實(shí)地巡查，加強(qiáng)無人機(jī)巡航時效性。同時根據(jù)江蘇省水上執(zhí)法工作要求，加強(qiáng)日常巡查頻率，通航環(huán)境與秩序巡查頻次應(yīng)當(dāng)根據(jù)航道等級確定，三級以上航道每天不少于一次，四、五級航道每周不少于兩次。執(zhí)法人員與執(zhí)法船艇應(yīng)當(dāng)滿足快速處置電子巡查交辦處理的問題，提高水上無人機(jī)電子巡查響應(yīng)速度，同時建立通航環(huán)境與秩序巡查日常工作臺賬，詳細(xì)記錄巡查工作情況。

南京轄區(qū)內(nèi)有蕪申運(yùn)河、滁河、秦淮河、石臼湖、固城湖和水上風(fēng)景游覽區(qū)等“三河兩湖一區(qū)”內(nèi)河航道812公里，年船舶進(jìn)出量約3萬艘次，登記管理的船舶2000余艘近200萬總噸，注冊船員4000余名。南京市地方海事局2018年開始運(yùn)用無人機(jī)空中巡查的方式，每月不少于一次按照計劃對主要航道、水上風(fēng)景游覽區(qū)、水工作業(yè)現(xiàn)場以及蘇皖兩省交接通航水域進(jìn)行巡視;對沿湖（河）通航環(huán)境、船舶航行、停泊秩序、船舶污染等發(fā)現(xiàn)疑似違法違規(guī)情況進(jìn)行實(shí)時畫面?zhèn)鬏敽团恼杖∽C;2019年實(shí)現(xiàn)了工作全過程系統(tǒng)平臺化管理;2020年通過制定通航環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)，對全市各區(qū)水域通航情況進(jìn)行季度評分和年度評比;期間開展了無人機(jī)水上安全應(yīng)急演習(xí)、救援及重大活動安保任務(wù)。

2 應(yīng)用方案

2.1日常巡飛排查

日常排查根據(jù)已制定的安全隱患排查巡航計劃，按照計劃順序，派出無人機(jī)水上巡航小組對轄區(qū)內(nèi)水域、船舶、船員、基礎(chǔ)設(shè)施等實(shí)施巡航，通過無人機(jī)搭載高清相機(jī)，對巡航區(qū)域拍攝高清視頻、圖片并通過4G直播技術(shù)實(shí)時回傳視頻到監(jiān)控指揮中心，如發(fā)現(xiàn)安全隱患問題，將會實(shí)時上報至指揮中心并發(fā)送位置、安全隱患照片、船號等取證信息。重點(diǎn)安全隱患多發(fā)地探查可根據(jù)以往排查數(shù)據(jù)分析出安全隱患多發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)進(jìn)行無人機(jī)探查活動。以轄區(qū)航道航段水域?yàn)橹攸c(diǎn)，嚴(yán)厲查處侵占、損壞、污染航道行為;船舶影響通航水域交通安全和造成水體污染的航行、停泊和作業(yè)行為;及時掌握航道水域的助航標(biāo)志、水上交通安全標(biāo)志等設(shè)施情況和水域作業(yè)活動現(xiàn)場安全情況。嚴(yán)厲打擊水上突出違法行為。

2.2季度評分、閉環(huán)管理

根據(jù)水上巡航工作規(guī)范，結(jié)合無人機(jī)巡航特點(diǎn)，依托水上安全隱患排查數(shù)據(jù)系統(tǒng)提供的分析數(shù)據(jù)，制定了季度水上安全隱患排查工作評價表，對轄區(qū)內(nèi)各處，按季度進(jìn)行考核評價。細(xì)化作業(yè)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)、完善通航環(huán)境綜合評價體系，指導(dǎo)工作開展和績效考核。現(xiàn)階段對于通航環(huán)境、通航秩序和作業(yè)安全方面的監(jiān)督執(zhí)法工作，建設(shè)多維度的綜合評價體系，對相關(guān)工作質(zhì)效進(jìn)行整體考核評估，有利于階段性總結(jié)分析和后續(xù)工作深入開展。

地市運(yùn)用無人機(jī)巡查手段，對轄區(qū)內(nèi)各處安全生產(chǎn)和監(jiān)督管理工作進(jìn)行監(jiān)督與工作指導(dǎo)，按季度對各處進(jìn)行考核評分，將排查出的安全隱患問題進(jìn)行整改與反饋，形成閉環(huán)管理。根據(jù)地方海事水上巡航工作規(guī)范，梳理通航環(huán)境、通航秩序和水上水下（施工作業(yè)）安全的實(shí)施細(xì)則，制定無人機(jī)水上巡航作業(yè)規(guī)范;同時與市處共同制定月度巡檢計劃，由第三方單位中設(shè)航空現(xiàn)場巡查并提交問題清單及相關(guān)報告，各地方海事處根據(jù)每月排查問題執(zhí)行整治。

2.3 利用無人機(jī)海事巡航管理平臺

水上活動無人機(jī)海事巡航管理平臺，將無人機(jī)巡航數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)平臺，可隨時調(diào)閱回溯問題及視頻數(shù)據(jù)，現(xiàn)已累積了近3年巡航數(shù)據(jù)，可用于安全隱患類別、位置等數(shù)據(jù)分析，提供了一個全面呈現(xiàn)和管理水上活動基礎(chǔ)信息與業(yè)務(wù)信息的綜合性管理平臺。基于現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)，開發(fā)應(yīng)用通航環(huán)境綜合管理平臺模塊，管理分析各類巡航圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)巡航實(shí)時監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)回溯、動態(tài)銷號管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等功能，提升線上業(yè)務(wù)工作質(zhì)效。

（1）巡航實(shí)時直播：通過無人機(jī)的定位系統(tǒng)確認(rèn)地點(diǎn)，并將該位置傳回至應(yīng)急指揮中心，并對現(xiàn)場進(jìn)行拍攝和4G直播，便于工作人員了解現(xiàn)場情況。將無人機(jī)搭載喊話器、可變情報板等控制指揮設(shè)備，并整合地面現(xiàn)有各類動態(tài)監(jiān)管資源，提供空地全方位視角監(jiān)控畫面和現(xiàn)場初步控制手段，進(jìn)一步提升水上動態(tài)監(jiān)管和應(yīng)急處置能力。

（2）視頻影像回看：無人機(jī)執(zhí)行完任務(wù)后按照任務(wù)規(guī)劃航線返航，自動在起飛地點(diǎn)降落，對設(shè)備上的高清視頻數(shù)據(jù)及資料進(jìn)行傳輸和備份工作，通過平臺查看視頻畫面對巡航中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行全面、精細(xì)分析和問題梳理排查。

（3）安全隱患問題整改與問題清單銷號：通過無人機(jī)海事巡航管理平臺對出現(xiàn)的問題進(jìn)行標(biāo)定，形成電子化問題清單，查看問題處理進(jìn)度，跟蹤監(jiān)督，對處理后的問題進(jìn)行上報提請銷號管理的流程，支撐月報導(dǎo)出。實(shí)時、直觀掌握進(jìn)度和完成情況。問題清單通過系統(tǒng)平臺進(jìn)行下發(fā)，各轄區(qū)管理單位將會及時對問題進(jìn)行整改并提供已整改現(xiàn)場照片或相關(guān)銷號材料進(jìn)行問題銷號。同時系統(tǒng)平臺將會對問題處理所有環(huán)節(jié)進(jìn)行記錄，并利用數(shù)據(jù)分析功能分析安全隱患多發(fā)點(diǎn)位置，為下一次安全隱患排查計劃提供精確數(shù)據(jù)支撐。

3 應(yīng)用成效

3.1通航問題減少，航行更加安全，通航環(huán)境顯著提升

為了實(shí)現(xiàn)讓航行更安全，讓水域更清潔的目標(biāo)，通過三年無人機(jī)巡航工作的開展，各地通航環(huán)境及秩序，各類違法行為得到良好的震懾，問題發(fā)現(xiàn)數(shù)量逐年降低，整體水平得到良好改善。對影響通航秩序的問題，通過無人機(jī)實(shí)時現(xiàn)場直播，及時解決，有效維護(hù)通航秩序。巡視水域內(nèi)存在有礙航行安全的漂流物、礙航物等通過無人機(jī)電子巡查及時發(fā)現(xiàn)實(shí)時處理，巡視水域環(huán)境中對巡航中發(fā)現(xiàn)的船舶污染水域事件及時處理，有效保持通航水域環(huán)境。

3.2反應(yīng)速度快，快速響應(yīng)

在執(zhí)行演習(xí)任務(wù)、重大活動安保任務(wù)期間，使用無人機(jī)迅速抵達(dá)水上事故點(diǎn)，通過搭載在無人機(jī)上的空中喊話設(shè)備和高清拍攝鏡頭，將現(xiàn)場實(shí)時畫面與海事指揮中心對接，現(xiàn)場實(shí)時回傳現(xiàn)場畫面，為海事部門指揮調(diào)度進(jìn)行決策提供參考。同時通過遠(yuǎn)程投放系統(tǒng)，將救援物資定點(diǎn)投放，實(shí)現(xiàn)高效快速的救援，確保人員安全第一。

3.3減少基層一線人員的工作負(fù)擔(dān)，提高了執(zhí)法成效

有效減少一線工作人員的工作負(fù)擔(dān)，提高執(zhí)法成效，擴(kuò)大巡查范圍，在現(xiàn)行工作機(jī)制下，執(zhí)法人員可以便捷的在后臺監(jiān)督整個行政檢查和執(zhí)法取證查處全過程，并提供便利的銷號閉環(huán)管理工作平臺。通過對通航環(huán)境和船舶航行停泊秩序執(zhí)法取證管理過程中，無人機(jī)飛行姿態(tài)、拍攝視角、畫面分辨率等研究制定規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，提升數(shù)據(jù)采集質(zhì)量與人員工作效率，并為后續(xù)引入圖像智能識別、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化電子巡航打下良好基礎(chǔ)。

3.4降低巡航成本

相較于費(fèi)用較高的海巡艇，無人機(jī)在成本方面占據(jù)很大優(yōu)勢。海巡艇的人工、油耗、維護(hù)、保養(yǎng)等高消費(fèi)、高能耗也在一定程度上制約了海巡艇的使用，無人機(jī)價格較低、維護(hù)簡單，運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于海巡船，且大部分無人機(jī)為鋰電飛行，在環(huán)保方面更加符合國家提出的節(jié)能減排要求。同時，無人機(jī)可以根據(jù)實(shí)際情況，靈活配置高清攝像頭、喇叭、強(qiáng)光燈、紅外熱成像儀、救生圈等設(shè)備，提高海事監(jiān)管效率，提升人命救助能力。

4 未來展望

4.1進(jìn)一步豐富應(yīng)用場景

未來將結(jié)合無人機(jī)航拍影像數(shù)字化、智能化處理技術(shù)，進(jìn)一步在多方面拓展應(yīng)用，具體包括：①排查侵占、損壞、污染航道與港口岸線的情形;②排查航道、航道保護(hù)范圍、航道規(guī)劃控制范圍內(nèi)、港區(qū)水域等擅自或者不按照審批要求建設(shè)與航道、港口有關(guān)的工程設(shè)施的情形;③排查航道、港區(qū)水域的助航標(biāo)志、水上交通安全標(biāo)志等設(shè)施情況和水域作業(yè)活動現(xiàn)場安全情況;④排查船舶影響通航水域交通安全和造成水體污染的航行、停泊和作業(yè)行為。

4.2探索非接觸式水上交通檢查工作

2020年防疫工作的常態(tài)化執(zhí)行帶來工作大環(huán)境的變化，需要進(jìn)一步探索無人機(jī)搭載高清相機(jī)、人臉識別系統(tǒng)、喊話交互設(shè)備，執(zhí)行水上檢查工作：①抽查、復(fù)核船舶、船員信息;②利用執(zhí)法大數(shù)據(jù)比對、視頻智慧分析等，選擇安全監(jiān)督目標(biāo)船舶實(shí)施船舶安全檢查或者現(xiàn)場監(jiān)督，及時發(fā)現(xiàn)過往船舶安全隱患和潛在的水上交通違法行為;③水路運(yùn)輸經(jīng)營者、運(yùn)輸船舶、從業(yè)人員等違反水路運(yùn)輸經(jīng)營管理規(guī)定的行為。

4.3 進(jìn)一步完善無人機(jī)巡航電子巡查工作機(jī)制

無人機(jī)平臺化管理通過長期開展，已經(jīng)積累形成了大量的影像資料和數(shù)據(jù)，同時積累了水上執(zhí)法經(jīng)驗(yàn)，與現(xiàn)有業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)通過地理信息關(guān)聯(lián)等手段，實(shí)現(xiàn)更深入的數(shù)據(jù)價值挖掘，可以進(jìn)一步地提高無人機(jī)海事巡查信息處理分析能力，并為無人機(jī)海事巡查問題清單的智能填報、執(zhí)法現(xiàn)場的智能識別提供良好的支撐。

5 總結(jié)

隨著水上行政執(zhí)法部門監(jiān)管模式轉(zhuǎn)型升級的需要，各項(xiàng)新的科技手段不斷地在水上執(zhí)法應(yīng)用中得以嘗試。目前，南京市地方海事局在無人機(jī)巡航方面進(jìn)行了有益的探索，結(jié)合執(zhí)法工作要求制定一套包含工作程序、作業(yè)方式、平臺管理、評價體系等的電子巡查工作機(jī)制，證明了無人機(jī)完全能夠很好地應(yīng)用到水上執(zhí)法領(lǐng)域中。水上無人機(jī)電子巡查提高了通航環(huán)境維護(hù)、巡航執(zhí)法、應(yīng)急處置和突發(fā)事件搜救能力，進(jìn)一步補(bǔ)充完善了水上執(zhí)法監(jiān)管服務(wù)體系。