水面智能无人船在灯浮标维护中的应用研究

钟兴富 李超华

摘 要：水面智能无人船是除无人机之外的又一项新型水上安全监测和系统维护的设备，水面智能无人船的合理应用可实现灯浮标的维护。本文首先介绍了水面智能无人船及其应用优势，在其基础上，分析了水面智能无人船在灯浮标维护工作中的具体应用。

关键词：水面智能无人船 维护方法 灯浮标 日常巡检

1.引言

航标是保障船舶安全航行的重要设施，截止到2018年年底，沿海航标数量接近1.6万座，其中灯浮标的数量为0.4万座。灯浮标的维护工作总量和难度均为相关领域工作人员带来了巨大挑战。使用水面智能无人船可对灯浮标进行有效维护，所以本文的研究具有现实意义。

2.水面智能无人船及其应用优势

2.1水面智能无人船概述

水面智能无人船简称无人驾驶船或无人船，以动力船体作为平台，搭载控制设备、通信设备和特殊功能设备，实现特殊工作目标。水面智能无人船主要以地面基站或者母船控制中心进行远程操控。无线通讯系统助力于控制中心的各项监管和控制工作，进而完成无人船发送出的各种数据信号的接收工作。通过对接收到的信息数据进行分析，可以更好地掌握无人船运行状态。目前，水面智能无人船仍有较高的研究热度，但是对其应用的研究主要集中在军事领域。随着人类对于海洋的持续探索，将水面智能无人船应用到海洋商业开发以及巡航检验工作等方面，有利于发现这些领域的广阔发展前景。

2.2水面智能无人船优势

（1）功能丰富

将预先设定好系统参数的智能机器人搭载到无人船上，可根据实际情况，触发相关指令，完成巡航、检测与问题处理。比如，无人船上搭载的智能机器人可以对航标的太阳能板和灯器进行擦拭，对航标本身存在的锈蚀问题除锈和喷漆保养。而且，无人船搭载的水下机器人还对航标的锚链状态进行检测。与无人机相比，水面智能无人船的载荷更大，如果在日常巡检中发现了航标漂失的问题，可以使用无人船对漂失的航标进行追踪，将丢失航标的坐标参数发回到控制中心，由控制中心制定寻回方案。这一环节不需要工作人员直接到现场进行定位、追踪和寻回操作，有效地节约了人力物力，而且还提高了航标寻回的实际效率，将损失控制在最低范围之内。

（2）成本低廉

水面智能无人船在实际运行中仅需要二至三名工作人员进行操作管理，这一运行模式有效地节约了人力和物力。并且，我国现阶段研究的水面智能无人船设备最高的航速已经达到了30节，续航能力较比之前有了大幅度提升，最高可以达到上百公里，可以满足辖区内绝大部分航标的巡检工作，体现出了较高的性价比。

（3）范围广阔

与无人机相比，水面智能无人船的适用范围更加广泛。在实际的應用中，无人机无法在雾霾天气使用，而无人船可以有效地突破这一技术壁垒，即便是在雾霾天气中也能近距离靠近巡航目标，在不影响航标正常运行的情况下对其进行检查。雾霾天气以及其他恶劣天气对无人船巡航检查结果精准度影响较小。而且，目前我国投入使用的无人船船身最大不超过10m，无人船本身的体积不大，运行更加灵活，在实际的应用中不会产生通航限制问题。

3.水面智能无人船在灯浮标维护工作中的应用研究

3.1灯浮标维护现状

（1）维护内容

现场巡检与维护工作中，主要的维护内容包括了航标的颜色、结构以及灯质，并对航标的位置进行核对，检查电压和电流并校对灯质，同时还要对设备与标体进行清洁。与此同时，航标遥测遥控系统已经在国内沿海航标维护工作中进行了全面应用，但是目前的技术水平仅能满足设备系统电流、电压、灯质与位置的检查，而且在检验工作中发现的问题还需要工作人员进行现场核验，因此这一方法只能作为日常巡航维护工作的补充手段。

（2）维护方法

灯浮标维护工作主要分为了航标巡检以及航标保养等两种方法。当前，国内灯浮标航标巡检工作主要是通过航标日常巡检与维护的方式实现。工作中，首先需要制定出年度、季度、月度的检验工作计划表，检验的内容要涉及到外形、位移、结构腐蚀性等多项内容。其次，在工作中严格地落实日常检测项目，并对其中存在的故障以及失常问题进行修复。最后，以年度为周期定期对航标进行全面细致地保养，加强现场检查和系统维护，以维持航标整体的稳定性。

3.2水面智能无人船的应用

（1）日常巡检

日常工作中，工作人员要根据巡检的计划，遥控水面智能无人船到达指定的海域，使用定位、船载摄像以及传输设备，摄像设备拍摄将这一海域内的灯浮标的颜色、结构、灯光和实时位置等信息画面进行集成并以传输设备传输到操作控制中心，接受工作人员的检查。同时，在日常巡检工作中，无人船还要将发现的小型船舶系泊在浮标上以及其他可能对浮标效能产生影响的情况，使用声音和雷达等设备进行驱赶，并利用视频系统进行取证。

例如，南海航海保障中心的工作人员在日常巡检中使用了水面智能无人船对航标状态进行了巡检。巡检中使用了surf冲浪者型号无人船设备，对巡检的具体效果以及代替传统人工驾驶船只进行巡检工作的可能性进行了探索。巡检中重点对南海航道两侧的灯浮标进行了日常巡检，主要内容为航标检查以及位移状况测定。经过了巡航检查后，工作人员精准地掌握了灯浮标的编号以及外形结构是否存在变形和损坏等情况，通过激光测距仪还测算了航标坐标，通过对原本的坐标参数进行对比，判定航标是否存在位移问题。不仅如此，surf冲浪者号水面智能无人船设备搭载了CCD相机，有效的拍摄范围可以达到97°，自动测量状态下的船速为2m/s，最高速度可以达到3m/s，续航时间超过了10h，抗风能力达到了最高5m/s，即便在恶劣天气下也能正常运行并精准测量得到所需的各项数据。

（2）突发应急航标管理部门的工作人员在工作中可能会遇到引航、海事等单位或者个人发布的航标失常信息，此类问题在航标巡检中也能被发现。通常情况下，航标信息管理部门的工作人员需要先进行现场核实之后，判断信息是否真实，才能做出相应的处理方案。比如，针对航标失常情况，要根据具体的失常问题以及严重程度，制定出修复措施。但是，经过“接收信息-到达现场-确认信息-判断问题-返回控制中心-制定方案”的全过程之后，往往不能在第一时间对此类突发事件进行应急处理，延误了最佳的修复时间。应用水面智能无人船可以在接收到问题信息的第一时间到达现场，并使用智能设备对现场的浮标情况进行判断，工作人员通过视频监控设备就可以直观地看到航标的具体状况，进而制定出相应的问题解决方案。这一操作方法有效地节约了应急事件处理的时间，提高了灯浮标问题解决的效率。

在5G时代即将全面到来以及我国对北斗系统大力推广的背景下，将水面智能无人船和5G远程驾驶系统以及北斗技术相互结合，借助“黑科技”解决人工巡航的成本高与管理难问题。比如，中国联通首创了5G无人船巡航技术，在船体都在高清摄像头、传感设备和探测仪，可以实现视频信息、水质、水深以及灯浮标状态的探测，为现代航运领域的发展提供了全新且灵活的数据采集模式，有效地弥补了传统固定式数据信息采集工作存在的局限性，为航运监测提供了强有力的支撑。

4.总结

综上所述，国际贸易总运输量的60%以上以及中国进出口贸易运输总量的90%以上都是通过海上运输方式实现，灯浮标的维护工作对于航运事业的安全稳定发展具有重要意义。对此，相关工作人员要在实际工作中，持续推进水面智能无人船的实践应用，发挥出无人船的优势，实现灯浮标的有效维护。

参考文献：

[1]侯钊，李雯.浅谈水面智能无人船在灯浮标维护中的应用[J].珠江水运，2019（08）： 61-62.

[2]钟辉，牛瑞娟.浅谈灯浮标钢材表面的防腐保护[J].珠江水运，2016（16）： 40-41.