无人机系统在江苏省沿海渔港监督管理中的应用初探

王春雷，王正辉，张 勋，张 帅，马 硕，王永进，张 禹*，冯春雷

( 1. 江苏渔港监督局，江苏南通 226006； 2. 农业农村部远洋与极地渔业创新重点实验室，中国水产科学研究院东海水产研究所，上海 200090)

渔港是渔业生产的重要基地，在整个渔业管理中处于基础性地位[1]。近年来，随着国家海洋渔业监管执法体制改革和执法范围调整，渔业执法重心已由水上执法向渔港执法转移，“依港管船、管人、管渔获”的新思路已深入人心[2]。

根据最新统计，江苏现有沿海渔港50座，其中：国家中心渔港6座，一级渔港5座，二级渔港5座，其他渔港34座[3]。近几年，江苏省沿海各级渔业主管部门高度重视渔港监督管理工作，不断探索渔港管理新模式，落实“定人联船”“依站查港”“港海联动”等举措，取得较好效果。但由于大多数渔港的监督管理存在设施落后、人员不足、装备缺乏等问题，渔港的监督管理遇到“瓶颈”[4]。

2011年至今，中国无人机产业呈现爆发式成长，并展现出了全面发展的势头[5]。作为现代科技成果之一，其自身具有的操作简单、灵活、巡航速度快等特点，被广泛地应用到经济发展建设中。将无人机应用到渔业管理中是传统渔业管理模式的一个重大转变。其高效率、低成本、适应性广、遥感操纵、不受地形环境约束的特点正在为渔业安全生产监督管理提供一种现代化的工作方式，渐进地帮助基层渔港监督管理人员减轻工作负担，优化管理效力[6]。它可以代替人力去巡查渔港情况，引导渔船航行路径、监测渔船的进出港情况等。无人机将成为替代繁重体力劳动的重要工具，引导高成本、低效益的产业生产方式向低成本、高效益的生产方式转变。无人机技术在渔港监督的应用，将使现有的江苏省渔港监督管理变得更高效、更便捷[7]。

1 无人机系统的优势及应用机制

中国是一个渔业大国，安全、节约、高效地生产对渔业发展具有重要的意义，而渔港是保证渔业生产最重要的基地。因此，完善渔港管理，建立便捷、高效的渔港管理制度尤为重要，而无人机的快速发展为完善渔港管理模式提供了契机。

首先，无人机与载人飞机、卫星等飞行器相比较，有着不可替代的优势：快速的机动响应能力；操作简单、目的明确；使用成本低、危险性较小；高分辨率影像数据获取能力较强。其次，无人机作为一种新型监测手段，是对现有手段的重要补充，具备机动灵活、运行成本低、环境适应性强等特点，可以及时快速获取高分辨率影像和高精度定位数据，完成高效率、高强度和高风险监测任务，可有效提升我国渔港综合监管能力。最后，计算机视觉技术的兴起，使无人机可以根据拍摄的事物特征，利用均值漂移的计算方法进行相关数据的提供，锁定目标，并对目标进行跟踪，有效提高渔港监督管理机构的执法能力[8-10]。具体工作机制是：飞手通过无人机地面站操控无人机，利用机载的传感设备(如相机、红外成像等)对渔港进行巡查。相比传统人工巡查，无人机具有成本低廉、机动灵活、安全高效、视野良好、易于发现渔港各方面情况，并能够及时调配管理资源，提高自身应急能力的优势[11-13]。

2 渔港监督管理存在的问题

新中国成立初期，我国渔港建设不受重视，远远不能满足我国渔业生产的需要，21世纪初期开始注重渔港建设，逐步形成了以自然渔港为依托的渔业产业布局，近年来，国家通过现代化改造，越来越多的渔港在服务渔业生产、抵御自然灾害、协调渔业生产方面发挥重要的作用。但渔业经济的快速发展，产业规模的扩大给渔港的安全监督管理带来了新的挑战。

2.1 综合管理

渔港管理在稳定渔业发展、保障海上安全生产等方面发挥重要的作用。但随着渔业规模的不断扩大，渔港设备、设施、环境等硬件条件显得捉襟见肘，例如，监管人员较少，如果不能及时了解航道情况，会导致港内安全和作业秩序混乱等现象，而无人机可以实时巡查航道是否拥堵，渔船入港和出港状况等，根据无人机巡查的结果，可以及时调配人手和渔船出入港安排。还有一些渔港被侵占、设施被破坏、性质和功能被随意改变的情况发生，无人机可以充当空中卫士，对不法行为进行拍照标记，加强对渔港、渔船的监管强度，保护国家的固定资产和渔民的根本利益[14]。

2.2 监督执法

渔港监管部门在保护渔港安全，维护渔港安全稳定运行方面做出了重要贡献，但是随着渔业规模的扩大，渔港监督执法任务持续加重，日益凸显了一部分问题，以江苏省为例：目前江苏省绝大多数渔港监督机构与渔政部门和船检部门在执法中存在一些问题，需要改进。一是渔港监督管理力量薄弱。存在“重海上执法，轻港口；重渔政执法，轻渔监”的倾向，渔港监督人员严重不足，很多渔港没有渔港监督人员进驻。根据相关资料，2017年江苏省现有各类海洋渔船4 800余艘[15]，分布具有点多、线长、面广、流动性大等特点，尤其是小型渔船随意进出港口，渔港监督管理力量明显不足。特别是渔汛期，由于港口船舶流量加大，现场检查人员在各种压力下被迫减少检查的项目和时间，无法全面检查渔船进出港情况[16]。而无人机系统的快速响应机制，能及时监测渔港情况，加强执法能力。

2.3 应急响应

江苏省沿海渔港多为开放性港口，船舶进出渔港、停泊地点比较随意，加上渔港监督机构在渔港内基本没有配备监督艇船，管理范围有限，管理难度大，渔业水上应急处置工作很难有效开展，遇突发事件响应不及时。另外，渔港经营混乱，一些群众性渔港没有专门的油船码头，油船和渔船混靠码头的情形经常出现，一旦起火，极易引发港内渔船的连环火灾，造成重大的财产损失和人员伤亡[17]。

综合分析以上3类应用场景，无人机具有飞行速度快、机动性强、监测面积大等特点，能第一时间全范围地监测渔港港池及周围渔船进出渔港的动态变化，与现有的监管巡视手段有效配合，更高效地保证渔港的每个角落处于“在控、可控、能控”的状态。

3 无人机系统在渔港监督管理中的应用分析

3.1 无人机系统在渔港监督中的应用

3.1.1 渔船安全监督和巡逻执法

很多渔民过度追求经济利益，虽然渔港一般设有防避碰 AIS 系统和北斗船位导航基站，还为渔民配备了具有防水、防尘、防雾功能的特制手机，方便渔民在海上作业时接收海上预警、报警等，但有的渔民为了偷捕时不露踪迹或为了自身的经济利益而不开机，导致管理困难。针对这一问题，仅仅依靠渔政执法船艇对渔船进行安全监管和执法检查，存在反应滞后、无法全面覆盖、无法对违法船舶持续跟踪、违法行为取证困难等问题。无人机的投入使用有效弥补了渔港执法工作中执法船艇的客观条件限制和人力的不足。而应用无人机挂载夜视摄像头，巡航检查非法船只和渔民，可以高效地保护渔民人身安全和渔港秩序，不但可以在空中对滩涂、港口进行巡查和突击检查，还可以帮助执法人员对无法查看、视野范围无法触及的水域进行全面近距离的观察，让执法人员能够更清楚地掌握水面情况，对非法捕捞渔船可以进行持续跟踪监督，随时取证。特别是无人机可以随时对进入渔港内的、无法通过船位监控监测到的涉渔“三无”船舶、非本船籍港渔船及“非法”船舶加强监管，全面履行综合监管责任。此外，无人机还能解决巡逻中因执法快艇噪音过大而让非法捕鱼人员听音逃逸的问题，进一步提高了执法效率[18]。

3.1.2 船舶事故调查和水上污染监测

由于船舶事故和溢油等水上污染常常是突发事件，而且一旦发生，事态会快速发展。目前的渔港监督装备和监控系统不能及时准确地分析事故起因和特点，容易错过最佳处理时间和方案，而无人机高空巡查，可以大范围拍摄到事故现场并及时传给监督人员，从而帮助做出最切实际的处理方案。

3.1.3 险情监测和船体状况检查

当前，无人机产业快速发展，已衍生出多种性能的无人机类型，水下无人机便是其中之一。水下无人机可以广泛应用于渔港的水域监测，监控水域底质环境、水下障碍物和水质环境状态，通过数据分析，为有关部门进行渔船港航安全和海洋环境保护提供决策依据。水下无人机还可以对渔船水面以下船体部分进行检查，定期检查渔船底部外观情况及舵叶、螺旋桨等设备状况，无需每次都进厂或冲滩检修，减少船舶的运营维护成本[19]。

3.2 无人机在渔港管理中的应用

3.2.1 渔港区域实时情况监控

渔港有明确的陆域、水域范围，渔港范围一经确定，其性质和功能不能随意改变，任何单位和个人不得侵占。渔港经营主体要对渔港范围内从事码头和设施的经营以及渔获物和渔需物资的装卸、驳运、仓储、交易等经营行为规范管理，优先保障公益功能。无人机的使用可以强化对渔港空间的管控能力，随时察看渔港岸线、水线状态，通过航拍影像分析，可以全面掌握渔港空间的各种数据，为实现渔港范围内陆域、岸线、海域集约、高效和可持续利用提供依据[20]。无人机可以借助其搭载设备，对港区内设施状况、渔具堆放、油污垃圾处理、是否有明火作业等情形进行即时监控，全程记录渔港内各种突发情况和违法违规行为，广泛应用于渔港秩序管理及渔港水域环境监测[21]。

3.2.2 渔港设施的巡检

由于海上腐蚀性强，风浪较大，渔港设施时有损坏，例如码头、防波堤、航标灯以及照明灯等都是渔船出入渔港的安全保障，但沿海渔港的这些设施比较分散，交通不便，人工检查维护成本太高，利用无人机上机载设备可以实现对这些设施的快速巡检，及时有效地报告渔港设施的工作情况，避免了没有目标的人工巡查，有效提高了渔港部门对渔港设施的管理。

3.2.3 搜寻救助和应急响应

水上事故发生后，救援船只、飞机往往需要很长时间才能赶到现场，特别是发生在离岸较远的海域时，甚至有时因为天气海况因素，救援力量无法到达现场进行施救，无人机的灵活便捷恰恰弥补了这一不足。一旦出现事故险情，无人机可以及时起飞，到达现场，根据操纵者的需要在目标水域上空开展搜索，将事故信息实时传送至有关部门。事故救援过程中，无人机可以协同救助船艇、飞机进行水面搜寻，实施救助，通过搭载带有夜视热成像功能的红外设备，在目标水域对有生目标展开快速搜寻，还可以到达救援船只无法到达的浅滩区域执行任务，大大减少了救援工作的人力物力成本，降低了搜救船只的风险，提高了事故信息掌握的全面性和搜救效率。

随着信息化管理水平的提高，江苏省已逐步建设了渔港动态管理系统等信息化平台，便于对船舶的安全监督和渔港水域的综合管理[22]。无人机可作为其辅助设施，一方面通过搭载各种摄影设施，实时全方位监控目标水域各种船舶动态和海况，对重点船舶进行重点跟踪监控，进行各种险情的监测，将数据信息实时传送至岸基指挥部门或渔政执法船艇。另一方面，无人机的快速反应，可以实现对各种突发状况的应急响应。比如，利用速度优势对违法逃逸船舶进行追踪取证；海洋捕捞渔船在海上作业过程中发生故障或倾覆事故时，通过连续多批次出动无人机，可以为落水船员紧急空投救生设备与应急食品，等候其他救援力量的到来；发生渔船撞击事故时，可以携带急需药品赶赴现场，并通过远程语音通话系统，由医务人员指导现场紧急自救。这有利于建立“闭环”管理模式，规范和引导渔船自觉遵守规定[23]。

3.3 无人机应用于渔港监管需要解决的问题

虽然无人机技术已经成熟，但应用于渔港监督管理中，还面临一些不足。

3.3.1 人员要求高

无人机一旦在飞行过程中损坏，维修成本较高，因此操作人员需要进行相关知识、技术性能、安装调试、维护操作等方面的培训，使操作人员能够熟练掌握无人机软硬件的日常维护，并能独立承担无人机的飞行任务和具备无人机常规故障维修的能力。

3.3.2 飞行环境要求高

由于渔港风力较大，时常有恶劣天气，而目前无人机抗风能力有限，不能在大风大雨天气巡航，因此，无人机巡航受到自然因素的制约。

3.3.3 无人机的空域管制问题

近年来，国家对无人机的管控越发严格，空域管理还没有开放，无人机不能随意起飞。按照规定，为了保障无人机在渔港监管中正常使用，需要向航空管制部门申请相关手续，并报备飞行计划。

4 结语

无人机作为渔港监管的一种新工具，其特点和优势符合渔港监督管理的需求，合理地应用无人机系统进行渔港管理工作，减少了渔港巡查的燃料成本、劳动强度和时间成本，提高了渔港的监管效率。中国渔业生产过程正在向信息化、自动化方向发展，无人机提供的巡视画面也将不断地服务于渔港监管，使渔港监管效率大大提高。无人机作为监测和信息获取手段，正在高速发展，中国也正积极研发结构简单、价格低廉的高性能、高安全性的无人机，使渔港监管实现信息化、现代化和精准化。