內河航道管理中無人機的應用

高進

交通運輸部水運科學研究院 北京市 100088

1 引言

從我國內河水系看，數量非常之多，同時，在航運方面也非常發達，根據網絡數據看，現階段中國內河航道通航里程約為130000 公里。在實際運輸過程中，內河航道的運行與其他航道運輸同理，也需要配備大量的配套設施，如信息化設備、航標、護岸、船閘，此外，還需要綠化、航政管理船艇等，此種情況下，若是僅僅依靠巡查人員人力方式完成巡航工作，不僅會增加工作量，同時也難以提高工作效果。所以，本文引入無人機，利用無人機搭載攝像器材，探索出了更加適合開展內河航道巡航工作的方式方法。

2 內河航道管理現狀

2.1 內河航道巡航內容

從內河航道巡航內容看，其中涵蓋了大量的工作，較為繁瑣復雜。比如，檢查航道上臨跨過河建筑物情況、各類航道標牌、航道錨地/護坡/綠化現狀，此外，還需要檢查在航道岸坡上是否存在裝卸站點的情況，是否出現向航道置放垃圾、雜物的行為。對于在航道上拆除橋梁、打撈、疏浚等施工作業也需要嚴格檢查。另外，巡航工作人員還需要管理航道沉船沉物、堵航、橋梁碼頭等臨跨過河設施嚴重受損等工作。

2.2 管理工作現狀

從內河航道巡航內容可知，巡航的對象較為復雜，各行各業都涉及到，而以往傳統內河航道巡航實際工作中，較多的巡查觀測內容以及頻繁的巡航，這在很大程度上浪費了大量的人力、物力、財力。此外，巡航觀測工作中，由于工作需求，航政人員需要記錄取證，因此，錄音筆、照相機、無線傳輸設備、打印機等執法設備必須配備齊全，如此繁瑣直接增加了巡航工作難度。綜合來看，現階段巡航工作存在的問題可以總結如下幾點：

第一，從傳統巡航所記錄的內容看，內容項目繁雜，很難高效存檔。在巡航人員記錄觀測到的內容時，通常只是將記錄的內容填寫表格，部分內容還需要記錄相應的影音，此種巡航方式直接增加了巡航工作記錄歸檔繁瑣性，在后續使用過程中也無法高效調取。第二，由于我國內河航道巡航里程大，所以需要的成本自然高。比如某省，依照該省航政巡航標準和要求，每年航道巡航總里程將近500000 公里，高達幾億的巡航費用，使得巡航工作成本問題日益突出。第三，從傳統巡航視角看，較為單一，同時巡航效果非常差。在實際巡航過程中，只有通過工作人員目視方式，觀測、記錄航道實際情況，而航道相關設施完好狀態、通航狀態、有無礙航行為，都會直接影響工作人員的觀察和判斷，諸多因素影響下，工作人員非常容易判斷失誤，與此同時，還有很多無法觀察到的內容也會直接影響巡航效果。第四，由上文可知，以往巡航工作中會占用較多的人力、物力，耗費財力的同時，也無法保證工作效率。主要是因為巡航工作要求相應的工作人必須乘坐航政艇觀測，并使用影像設備監察、記錄實際狀況，此種方式，無法提升航政艇巡航速度，因此，嚴重影響了實際工作效率，也浪費了諸多資源。第五，以往巡航方式，存在反應遲緩、應急能力弱的缺陷。這與巡航模式存在直接關聯，由于以前的內河航道巡航監查內容，多為航道臨跨河設施狀態，以及一些非突發性行為，所以，對于突發的情況，無法通過定期巡航有效應對。

3 無人機的機型選擇

3.1 無人機的分類

無人機種類眾多，不同角度劃分方式也不同。本文主要以民用無人機的氣動布局進行分類分析，包含固定翼無人機、旋翼無人機兩類。其中固定翼無人機應用時間較久，發展至今，該技術已經逐步成熟，從其實踐應用看，不僅可以實現較遠航程，同時，也可以滿足速速上的要求，能夠承載較大任務載荷。這些優勢，使得民用固定翼無人機的應用范圍較廣，如交通監管、防災減災、邊防巡邏，此外，還可以應用到國土資源監測、森林防火等領域中。而另一種的旋翼無人機，由于其結構單一，與固定翼無人機相比，成本也更少，并沒有固定基地起降要求，所以，可以更為便捷的運輸，在實際飛行過程中也更加靈活，能夠滿足不同高度、速度需求進行飛行，將其應用到巡查執法工作中，可以獲得更為精準數據，檢查航標現狀。

3.2 優勢分析

在內河航道管理中引入無人機，體現出了一定的優勢：

首先，無人機飛行靈活的特點，可以更好的適應內河航道地理環境，對于一些偏遠的內河航道，具有較大巡航難度等情況。應用無人機，能夠完成遠程、高速巡航，同時，在具體進行巡航檢查時，也能夠低速飛行、懸停空中。無人機的應用，并沒有嚴格的起降場地限制，因此，無論是臨時起降點、固定基地，還是船舶甲板都可以完成起降，這使得巡航作業可以更加順利的進行。

其次，由于無人機具有較強的性能，所以能夠適應內河航道復雜的情況。只需要人機攜帶多種光電設備，便可快速、準確的獲取到紅外照片、高清錄像等實際航線內情況，給地面站實時傳輸信息，與以往情況相比，可以更加全面、準確的發現礙航設施、故障航標。與此同時，由于無人機設備較為簡單，能夠快速啟動，再加上高速飛行特點，如果發現緊急情況，或者接到緊急報告，能夠實現在最短時間內，實時傳輸事發場地影像，進而輔助航道部門有關人員作出決策，制定方案。

最后，與以往較大成本的巡航作業相比，應用無人機進行巡航，具有低成本優勢，當然，也在很大程度上減輕了巡航人員的工作負擔，提高了工作效率。從現階段無人機使用情況看，電動無人機居多，相比之下，油動無人機的應用，也發揮了百公里耗油低于兩升的優勢。

4 內河航道管理中無人機的應用

4.1 無人機應用要求

首先，人員要求。內河航道管理中對于無人機的使用，應當嚴格按照中國民用航空局發布的《民用無人機駕駛員管理規定》有關內容執行，依照此內容，并結合航道管理具體情況和需求，操作無人機的駕駛員，必須獲得中國AOPA 官方培訓合格證，才可以合法操縱無人機開展內河航道巡航工作。其次，場地要求，無人機在場地方面并沒有過多的限制，尤其是上文提到的旋翼無人機，該類型無人機可以實現多地起降，比如，航政艇甲板等，相比之下，固定翼無人機需要標準的起降場地，同時，其起飛方式也有著自己的特點，一般是手拋、滑跑起飛等，滑跑著陸、傘降回收以及阻網降落則是固定翼無人機常見降落方式。最后，無人機飛行由于其結構、體積等因素影響，所以在天氣方面也有著一定的要求。將其應用到內河航道管理過程中，要保證低于5 級風的情況，才可以使用，否則非常容易出現無人機應用損失。表1 為部分適用無人機主要性能參數，在實際應用中可以結合內河航道實際情況合理選擇。

表1 部分適用無人機主要性能參數

4.2 航道內工作模式

由上文可知，考慮到無人機航道管理工作需求、作業特點，根據無人機以及地面站的數量，可以將無人機巷道內工作模式劃分為兩種：一種是“一站一機”模式，另一種就是“多站一機”模式。其中“一站一機”的模式較為常見，主要是一架無人機配備一個地面站。一般情況是一架便攜式無人機和一臺移動地面站組成。而“多站一機”模式，則為一架無人機，配備多個地面站，比如艇上配備的移動地面站、航道管理部門指揮中心地面站、執法車與一架無人機的組合。

4.3 應用于日常航道巡查

在日常航道巡檢過程中應用無人機，可以由執法艇攜帶無人機開展空中補充巡查工作。這與以往單一視角的目視手段相比，可以避免受到特殊環境的影響，借助無人機進行巡查，可以規避掉很多影響航道管理人員判斷的因素，從而獲取到內河航道最為真實的狀態。除此之外，日常航道巡查也可由單人操作無人機完成，突顯出了極大的便利性，不僅可以減少人力、物力的占用，同時，也可以有效提高工作效率。改變了以往只能依靠執法車艇巡航的局限，進而減少車艇巡航頻次，控制巡查費用。在具體應用過程中，工作人員可以通過程序預先設計好無人機航線，將導航點輸入到機載控制系統中，而后無人機便可長航程的巡察，若是巡航過程中，發現了礙航設施，無人機系統會直接拍照取證，并實時傳輸給地面站，幫助工作人員制定解決方案。

4.4 應用于航道行政許可

對于無人機的應用，還可以輔助航政許可管理，提升管理效果。比如，在無人機的輔助下，航政許可管理可以在前期對現場情況進行勘察；在施工環節，則可以借助無人機，實施現場實時監督，進而有效提升無人機監管作用。除此之外，無人機還可以應用到內河航道管理應急情況中，及時獲取應急監視、現場視頻。在最短時間內，利用無人機趕赴現場進行應急監視。

5 結語

總而言之，在內河航道管理中應用無人機，體現出了諸多優勢，有助于進一步優化、提升內河航道管理水平，提高航道巡查效率，從而有效減輕執法車艇駕駛員、執法人員工作強度。在日后應用中，還應當深入研究，不斷實踐優化。