無人機在海事航標巡航巡檢中的應用探索

摘 要：隨著我國航標數量的不斷增加，常規的航標巡航巡檢方式已經難以滿足海事部門日常管理需求。通過探索使用無人機對航標開展巡航巡檢，發揮其機動性好、適應能力強、資源消耗少等優勢，利用無人機自動化機庫的航線設計、標注打點等智能化功能，不斷提升海事部門對轄區航標的管理效率和態勢感知能力。

關鍵詞：無人機；航標巡航巡檢；應用探索

中圖分類號：U644

文獻標識碼：A

0" 引 言

海事部門承擔了海上航標的管理和保護職責，通過巡航巡檢及時發現并處置航標異常來保障航標處于良好效能。然而，隨著我國航標數量的持續增加，單單依靠常規巡邏艇、巡邏車對航標開展巡航巡檢已難以滿足海事日常監管需求。無人機技術的不斷升級，使得通過無人機開展航標巡航巡檢變為現實，并可通過不斷優化裝備配置和巡航模式，提高航標巡航巡檢效率，減輕海事部門一線巡航任務壓力。

1" 研究背景

1.1" 無人機監管背景

近年來，在水上安全和防污染監管領域，無人機被用作新型海事執法裝備，因其具有機動性好、適應能力強等優點，可實現定點、定區域巡航執法作業，在風險隱患巡視、重點船舶監管、現場核查、突發事件處置、惡劣天氣應對等方面發揮著重要作用。為了應對愈發復雜的水上安全形勢，許多海事管理機構都嘗試將無人機應用于海事日常監管，尤其是在狹水道水域，無人機因不受起降點和傳輸信號等因素的影響，更是被廣泛使用。東疆海事局使用無人機參與應急救援行動，成功搜尋鎖定并協助救助遇險人員，提升了海上遇險人員成功救助率[1]。閔行海事局將無人機運用于黃浦江水上監管，對無人機應用場景及工作模式進行探索，形成了一套包含無人機、電子巡航、海巡艇在內的“三位一體”綜合巡航管理模式，取得了較為顯著的監管成效。

1.2" 航標巡航巡檢需求

航標是供船舶定位、導航或者用于其他專用目的的助航設施，主要用于指示航道、標記危險區域、顯示水深變化等，常設置于港口航道、取水口、水上施工等關鍵水域，保障船舶航行、作業和停泊安全。在一些交通繁忙的水域，航行環境復雜多變，航標易受船舶意外觸碰或自然力量的影響而發生位置偏移、結構損壞。航標一旦功能異常，錯誤的航標指示極有可能引發嚴重的海上安全事故?！吨腥A人民共和國海上交通安全法》明確了海事管理部門的航標管理及監督職責，對轄區公共航標和專用航標進行日常巡檢巡視，確保航標效能正常，成為海事管理部門日常巡航工作的一個重要部分。

2" 無人機在海事航標巡航巡檢中的應用探索

2.1" 常規航標巡航巡檢現狀

海事部門對于航標的巡航巡檢主要采取巡邏艇、巡邏車巡檢排查的方式。對于航道中的航標，通過巡邏艇每日巡航查看航標的位置、涂色、結構等方面是否存在異常；而對于陸上的航標，通過出動巡邏車前往現場巡查。然而有部分航標（如燈樁等）位于淺水區，巡邏艇和巡邏車難以靠近近距離觀察；橋梁助航標志位于跨江大橋通航橋孔的橋桁上，位置較高，通過巡邏艇和巡邏車巡視存在視野盲區，給海事部門日常巡檢帶來了一定困難；此外，使用巡邏艇和巡邏車需要消耗較多人力物力，巡檢效率不高。

隨著我國航標數量的不斷增加，海事管理機構對于航標的巡航巡檢任務日漸繁重，常規的航標巡航巡檢方式已經難以滿足海事部門對航標日常管理和保護的需求，急需使用新技術、新方法來提高監管效率。

2.2" 無人機在航標巡航巡檢中的優勢

無人機依靠速度快、小巧靈活的優勢，能夠快速抵近目標航標，利用搭載的高倍變焦攝像頭，檢查航標標體是否損壞以及周邊水域是否存在影響航標效能的障礙物，并將拍攝照片通過云臺圖像將照片及時回傳至后臺，幫助執法人員判斷航標是否出現異常并及時采取處置措施，能夠快速、高效完成航標巡航巡檢任務，能夠彌補常規巡航巡檢方式存在的不足，見表1，如圖1所示。

無人機巡航巡檢相較于常規巡邏艇、巡邏車巡檢的優勢主要有，見表2。

（1）巡航速度快。M300RTK型無人機飛行速度能夠達到17～23 m/s，可在短時間內抵達目標水域，第一時間獲取現場情況實時圖像，且通過合理布設起降點、配備多組電池替換等方式，可實現較大水域范圍內的無人機巡航覆蓋和快速響應。

（2）巡檢效果好。無人機通過掛載的廣角相機、變焦相機、激光測距儀、熱成像相機等設備，可從多角度細致、全面檢查航標標體，觀察航標是否受損；通過抵近航標懸浮飛行，利用無人機自帶經緯度坐標與航標位置坐標進行比對，判斷航標位置是否發生異常。

（3）適應能力強。在能夠起飛的條件下，無人機能夠抵達的區域較廣，幾乎不受地形、水文狀況等因素影響，即使在能見度不良天氣，亦可使用熱成像相機開展常規巡查。

（4）安全系數高。巡邏艇在巡檢淺水區航標時存在船舶擱淺、觸碰等風險；執法人員在駕駛巡邏車、攀爬燈塔時，存在車輛碰擦、高處墜落等人身安全風險。無人機巡航巡檢由執法人員遠程操縱無人機，可以避免以上風險，且無人機具備落水漂浮裝置，一旦發生墜機可回收無人機進行維修或保賠，裝備損失可控。

（5）資源消耗少。無人機巡檢航標可由一名執法人員（飛手）操縱完成，出動人員和裝備較少，且無人機使用電能作為動力來源，為清潔環保能源，能源消耗成本遠低于巡邏艇和巡邏車。

2.3" 無人機自動化機庫對航標巡航巡檢的應用探索

隨著無人機技術的不斷升級，新一代無人機自動機庫可實現無人機一鍵起飛降落、自動充電換電等功能，并能夠自動將無人機圖像等飛行數據同步到機庫操作平臺。此外，無人機自動化機庫自帶全球高程信息，具備多維巡航航線設計、AR標注打點等功能，飛行安全系數和態勢感知能力進一步提升。

2.3.1" 航線設計和航標復拍功能

多數的航標處于一定的位置范圍內，海事執法人員可以通過預先規劃航標巡檢飛行線路和拍照航點，通過多次飛行不斷優化航點位置和拍攝角度，并利用AI算法和圖像處理技術對航標特征點匹配學習，主動尋找并鎖定之前框定的航標進行定向精準復拍，從而獲得清晰的航標外觀照片，見圖2。執法人員只需設置定時巡航巡檢任務，在無人機機庫執行完任務之后，通過機庫后臺系統查看拍攝照片，即可完成對航標外觀的檢查。

2.3.2" AR虛擬航標位置比對功能

海事執法人員可將航標經緯度坐標信息導入無人機機庫操控平臺，在航道模型中設置AR虛擬航標以指示航標的標準位置。在使用機庫無人機開展巡航巡檢時，利用無人機的標注打點功能，通過“標記點”定位航標實時位置坐標，將此坐標與標準坐標位置進行比對，從而判斷航標是否發生位置偏移，見圖3。

3" 存在的問題和建議

3.1" 無人機巡航巡檢覆蓋范圍有限

目前，對于狹水道和距離海岸較近水域的航標，可實現無人機全覆蓋巡航巡檢，但對于距離海岸較遠的水域中的航標，無人機因受制于續航能力、控制信號和圖傳信號穩定性而難以開展巡航巡檢。因此，要緊跟無人機技術更新換代趨勢，及時更換續航時間長、功能更完善的海事無人機機型；根據航標的位置合理布設無人機起降點、換電點，實現大范圍、遠距離巡航巡檢；與無人機技術公司合作，優化航標巡航巡檢航線設計，在技術層面實現無人機航標巡視專業模式。

3.2" 強化無人機操作員技能培訓

為防止無人機在航標巡航巡檢時發生意外墜機事故，要加強無人機操作員的技能培訓。除在上崗前必須考取無人機駕駛員資格證書外，應定期開展知識更新和操作技能實操訓練，保證無人機操作員具備較為扎實的技術功底和實操經驗；要增強無人機操作員的責任意識，在飛行時切忌盲目大意，避免危險操作，同時注重無人機設備的日常保養，保證設備處于良好狀態。

4" 結 語

與常規的巡邏艇、巡邏車巡航巡檢方式相比，使用無人機對航標開展巡航巡檢，在監管效能、人力需求、環保低碳等方面具備較大的優勢。未來，隨著無人機自動化機庫、智能飛行控制、AI、云計算、物聯網等新技術的更新和應用，無人機巡航巡檢將更加趨于自動化和智能化，對航標的巡航巡檢將更加精準和高效，無人機“科技賦能”也將持續助力提升海事監管和航海保障效能，從而不斷推動水上交通安全治理體系和治理能力現代化。

參考文獻

[1]毛俊遠，單瑞海，喬國棟，于巖.無人機技術在海事監管領域應用研究[J].中國海事，2024（05）：9-11.

作者簡介：

鄭丕顯，碩士研究生，主要從事船舶通航管理和航海保障管理相關工作，（E-mail）1147725145@qq.com，13761802803