無人機在港口工程施工安全監管中的應用

◎ 張家犇 廣州市港航工程研究所

何林丹 河海大學設計研究院有限公司廣東分公司

1.港口工程施工安全監管現狀

港口工程施工工地作業環境復雜、危險源多，且人員繁雜，底層人員素質普遍不高，安全意識薄弱，導致施工現場事故頻頻發生，有效的施工安全監管可減少施工現場事故的發生率。常用的施工安全監管方法有人工巡查法和攝像頭監控法，可一定程度減少施工現場事故，但這兩種方法的作用都很有限，主要原因有：1）人工巡查方法會因人員怠慢或責任心不強導致監管不全面、監管力度不足，應該檢查的地方漏檢或檢查次數不夠等；對于危險區域的監管，人工巡查方法會存在巡檢人員的安全隱患，反而增加事故發生概率。2）攝像頭監控方法會存在監控盲區，導致監控不到位；且對于高處、危險處暫時還沒有電路安裝條件的施工現場，攝像頭監控方法適用性不高。

無人機具有小巧靈活、安全可靠的優點，被廣泛應用在港口工程施工項目的安全監管工作中，但經過調研發現，大多數項目使用無人機做安全監管都未充分挖掘無人機在項目中的最大價值，普遍停留在一位專業飛手手動控制一臺無人機的觀念，未轉變成“一人控制多機”、“定時作業”的思維。

本文研究無人機在港口工程施工安全監管中的應用，介紹無人機及其控制系統的任務模式，并以廣州某碼頭為例，介紹應用案例。本文提出有別于常規無人機應用的方案，因此本文所述內容將對行業具有一定的貢獻意義。

2.無人機及其控制系統在港口工程施工安全監控中的應用

2.1 無人機及其控制系統

無人機機動靈活，應用在港口工程施工安全監管工作中具有監控范圍全面、可覆蓋攝像頭盲區、代替人工開展工作減輕工人的工作量、輕松前往高處或危險區域獲取現場施工情況、航攝畫面實時傳輸管理人員足不出戶就可以了解現場情況等優點，彌補人工巡檢和攝像頭巡檢存在的缺點，非常適合輔助工程項目施工安全管理工作的開展。

無人機控制系統是無人機飛行任務執行、飛行姿態控制的系統，包括控制端和基站?？刂贫耸怯脩舨倏v的平臺，可以是手機操作也可以是電腦操作，用戶可在其上設置無人機飛行航線、設置飛行任務。控制端包括數據存儲云端?；臼菬o人機的中轉站、休息站、充電站，是控制端與無人機之間的聯系樞紐。

無人機、控制端與基站三者的關系如圖1所示，用戶在控制端中輸入無人機飛行任務，控制端生成任務并把任務發送至基站，任務執行時間到且當前環境滿足飛行條件，此時基站才將任務下達至無人機，無人機起飛并執行任務。無人機在執行任務的過程中拍攝的照片、視頻以同樣的路徑反向傳輸至控制端，供用戶查看和使用?？刂贫丝梢暂斎攵嗯_無人機的飛行任務，分配給多臺基站，從而實現“一人控制多機”功能；在控制端輸入的飛行任務還可暫時存儲在云端，指定時間到再下達任務，從而實現“定時作業”的功能。

圖1 控制端、基站、無人機關系圖

2.2 任務形式

基于無人機及其控制系統的優點，應用于港口工程施工安全監管工作中，助力工程提質增效，主要有兩種任務形式，立即任務和定時任務。

2.2.1 立即任務

立即任務形式是指管理人員可根據當前的需求，立即發起無人機飛行任務，指派無人機到指定的地點拍攝現場情況。立即任務形式通常應用在突發情況下，人員無法及時到達事故現場，指派無人機第一時間了解事故情況，從而幫助管理人員快速做出決策。該任務形式還可應用在施工安全不定期檢查中，加強監管力度。

2.2.2 定時任務

定時任務形式是指管理人員根據施工安全監管要求，提前設定一個或多個無人機飛行任務，同時設定任務執行時間。當設定時間到，無人機通過基站接收任務并執行任務，任務完成數據自動上傳到控制端云端，可隨時隨地被查閱。該任務形式適合任務數量多，有時間規律性的施工安全監控需求。

2.3 應用案例

本文以廣州市某集裝箱碼頭為例，說明無人機及其控制系統在港口碼頭中的應用，碼頭具有十萬噸級海倫泊位和多個五萬噸級集裝箱泊位及其配套駁船泊位，本工程體量大、工期緊、任務重、涉及專業領域多。為保障項目質量與安全，引入無人機技術，輔助工程施工安全監管工作。通過高新技術的應用，提升項目監管力度、降低事故發生率。

項目采用無人機及其控制系統，每5公里直徑圓周范圍內布設一臺無人機和基站，采用定時任務形式，任務流程如圖2所示。設置任務為每天8點、12點、17點定時執行施工現場安全的巡檢，航攝數據通過基站自動上傳至云端，航線任務可隨時修改，實現定時定點定線的施工現場安全巡查。

圖2 某集裝箱碼頭定時任務執行流程

現場安全巡檢內容包括兩方面，人員安全監控和施工作業安全監控，前者主要是人員是否佩戴安全裝置（如：安全帽、安全帶、安全網、絕緣手套等）、人員所處位置是否安全（如：起吊物下方不站人、千斤頂前后不站人、人員不得靠近警戒線/警示標志區域附近）等方面的監控；后者主要為施工作業是否規范是否符合標準的監控。通過無人機定時多次的巡檢，可以提高人員施工的警覺性，通過有效的監控手段還可以預防一些安全問題的發生，對于項目安全管理具有重要意義。

3.總結

港口工程施工項目存在多重安全隱患，常用的監管方法為人工巡查和攝像頭監控，對安全監管工作起一定的積極作用，但作用有限。無人機作為港口工程施工安全監管工作的輔助工具，具有較多優勢，但大多數項目對無人機的應用還是比較淺薄。對此，本文提出“一人控制多機”、“定時作業”的觀點。

無人機及其控制系統在港口工程施工安全監管中具有監控全面、輕松監控高危施工區域、減輕人員工作量、足不出戶了解現場情況等優點，非常適合輔助安全監管工作。本文所述的無人機及其控制系統由無人機、控制端、基站組成，三者相互作用實現“一人控制多機”、“定時作業”的功能。無人機及其控制系統的任務形式主要有立即任務和定時任務兩種形式。

本文以廣州市某集裝箱碼頭為例，說明無人機及其控制系統定時任務形式在安全監管工作中的具體應用和任務流程。