内河航道管理中无人机的应用

2022-07-05高进

时代汽车 2022年13期

高进

交通运输部水运科学研究院北京市 100088

1 引言

从我国内河水系看，数量非常之多，同时，在航运方面也非常发达，根据网络数据看，现阶段中国内河航道通航里程约为130000 公里。在实际运输过程中，内河航道的运行与其他航道运输同理，也需要配备大量的配套设施，如信息化设备、航标、护岸、船闸，此外，还需要绿化、航政管理船艇等，此种情况下，若是仅仅依靠巡查人员人力方式完成巡航工作，不仅会增加工作量，同时也难以提高工作效果。所以，本文引入无人机，利用无人机搭载摄像器材，探索出了更加适合开展内河航道巡航工作的方式方法。

2 内河航道管理现状

2.1 内河航道巡航内容

从内河航道巡航内容看，其中涵盖了大量的工作，较为繁琐复杂。比如，检查航道上临跨过河建筑物情况、各类航道标牌、航道锚地/护坡/绿化现状，此外，还需要检查在航道岸坡上是否存在装卸站点的情况，是否出现向航道置放垃圾、杂物的行为。对于在航道上拆除桥梁、打捞、疏浚等施工作业也需要严格检查。另外，巡航工作人员还需要管理航道沉船沉物、堵航、桥梁码头等临跨过河设施严重受损等工作。

2.2 管理工作现状

从内河航道巡航内容可知，巡航的对象较为复杂，各行各业都涉及到，而以往传统内河航道巡航实际工作中，较多的巡查观测内容以及频繁的巡航，这在很大程度上浪费了大量的人力、物力、财力。此外，巡航观测工作中，由于工作需求，航政人员需要记录取证，因此，录音笔、照相机、无线传输设备、打印机等执法设备必须配备齐全，如此繁琐直接增加了巡航工作难度。综合来看，现阶段巡航工作存在的问题可以总结如下几点：

第一，从传统巡航所记录的内容看，内容项目繁杂，很难高效存档。在巡航人员记录观测到的内容时，通常只是将记录的内容填写表格，部分内容还需要记录相应的影音，此种巡航方式直接增加了巡航工作记录归档繁琐性，在后续使用过程中也无法高效调取。第二，由于我国内河航道巡航里程大，所以需要的成本自然高。比如某省，依照该省航政巡航标准和要求，每年航道巡航总里程将近500000 公里，高达几亿的巡航费用，使得巡航工作成本问题日益突出。第三，从传统巡航视角看，较为单一，同时巡航效果非常差。在实际巡航过程中，只有通过工作人员目视方式，观测、记录航道实际情况，而航道相关设施完好状态、通航状态、有无碍航行为，都会直接影响工作人员的观察和判断，诸多因素影响下，工作人员非常容易判断失误，与此同时，还有很多无法观察到的内容也会直接影响巡航效果。第四，由上文可知，以往巡航工作中会占用较多的人力、物力，耗费财力的同时，也无法保证工作效率。主要是因为巡航工作要求相应的工作人必须乘坐航政艇观测，并使用影像设备监察、记录实际状况，此种方式，无法提升航政艇巡航速度，因此，严重影响了实际工作效率，也浪费了诸多资源。第五，以往巡航方式，存在反应迟缓、应急能力弱的缺陷。这与巡航模式存在直接关联，由于以前的内河航道巡航监查内容，多为航道临跨河设施状态，以及一些非突发性行为，所以，对于突发的情况，无法通过定期巡航有效应对。

3 无人机的机型选择

3.1 无人机的分类

无人机种类众多，不同角度划分方式也不同。本文主要以民用无人机的气动布局进行分类分析，包含固定翼无人机、旋翼无人机两类。其中固定翼无人机应用时间较久，发展至今，该技术已经逐步成熟，从其实践应用看，不仅可以实现较远航程，同时，也可以满足速速上的要求，能够承载较大任务载荷。这些优势，使得民用固定翼无人机的应用范围较广，如交通监管、防灾减灾、边防巡逻，此外，还可以应用到国土资源监测、森林防火等领域中。而另一种的旋翼无人机，由于其结构单一，与固定翼无人机相比，成本也更少，并没有固定基地起降要求，所以，可以更为便捷的运输，在实际飞行过程中也更加灵活，能够满足不同高度、速度需求进行飞行，将其应用到巡查执法工作中，可以获得更为精准数据，检查航标现状。

3.2 优势分析

在内河航道管理中引入无人机，体现出了一定的优势：

首先，无人机飞行灵活的特点，可以更好的适应内河航道地理环境，对于一些偏远的内河航道，具有较大巡航难度等情况。应用无人机，能够完成远程、高速巡航，同时，在具体进行巡航检查时，也能够低速飞行、悬停空中。无人机的应用，并没有严格的起降场地限制，因此，无论是临时起降点、固定基地，还是船舶甲板都可以完成起降，这使得巡航作业可以更加顺利的进行。

其次，由于无人机具有较强的性能，所以能够适应内河航道复杂的情况。只需要人机携带多种光电设备，便可快速、准确的获取到红外照片、高清录像等实际航线内情况，给地面站实时传输信息，与以往情况相比，可以更加全面、准确的发现碍航设施、故障航标。与此同时，由于无人机设备较为简单，能够快速启动，再加上高速飞行特点，如果发现紧急情况，或者接到紧急报告，能够实现在最短时间内，实时传输事发场地影像，进而辅助航道部门有关人员作出决策，制定方案。

最后，与以往较大成本的巡航作业相比，应用无人机进行巡航，具有低成本优势，当然，也在很大程度上减轻了巡航人员的工作负担，提高了工作效率。从现阶段无人机使用情况看，电动无人机居多，相比之下，油动无人机的应用，也发挥了百公里耗油低于两升的优势。

4 内河航道管理中无人机的应用

4.1 无人机应用要求

首先，人员要求。内河航道管理中对于无人机的使用，应当严格按照中国民用航空局发布的《民用无人机驾驶员管理规定》有关内容执行，依照此内容，并结合航道管理具体情况和需求，操作无人机的驾驶员，必须获得中国AOPA 官方培训合格证，才可以合法操纵无人机开展内河航道巡航工作。其次，场地要求，无人机在场地方面并没有过多的限制，尤其是上文提到的旋翼无人机，该类型无人机可以实现多地起降，比如，航政艇甲板等，相比之下，固定翼无人机需要标准的起降场地，同时，其起飞方式也有着自己的特点，一般是手抛、滑跑起飞等，滑跑着陆、伞降回收以及阻网降落则是固定翼无人机常见降落方式。最后，无人机飞行由于其结构、体积等因素影响，所以在天气方面也有着一定的要求。将其应用到内河航道管理过程中，要保证低于5 级风的情况，才可以使用，否则非常容易出现无人机应用损失。表1 为部分适用无人机主要性能参数，在实际应用中可以结合内河航道实际情况合理选择。

表1 部分适用无人机主要性能参数

4.2 航道内工作模式

由上文可知，考虑到无人机航道管理工作需求、作业特点，根据无人机以及地面站的数量，可以将无人机巷道内工作模式划分为两种：一种是“一站一机”模式，另一种就是“多站一机”模式。其中“一站一机”的模式较为常见，主要是一架无人机配备一个地面站。一般情况是一架便携式无人机和一台移动地面站组成。而“多站一机”模式，则为一架无人机，配备多个地面站，比如艇上配备的移动地面站、航道管理部门指挥中心地面站、执法车与一架无人机的组合。

4.3 应用于日常航道巡查

在日常航道巡检过程中应用无人机，可以由执法艇携带无人机开展空中补充巡查工作。这与以往单一视角的目视手段相比，可以避免受到特殊环境的影响，借助无人机进行巡查，可以规避掉很多影响航道管理人员判断的因素，从而获取到内河航道最为真实的状态。除此之外，日常航道巡查也可由单人操作无人机完成，突显出了极大的便利性，不仅可以减少人力、物力的占用，同时，也可以有效提高工作效率。改变了以往只能依靠执法车艇巡航的局限，进而减少车艇巡航频次，控制巡查费用。在具体应用过程中，工作人员可以通过程序预先设计好无人机航线，将导航点输入到机载控制系统中，而后无人机便可长航程的巡察，若是巡航过程中，发现了碍航设施，无人机系统会直接拍照取证，并实时传输给地面站，帮助工作人员制定解决方案。

4.4 应用于航道行政许可

对于无人机的应用，还可以辅助航政许可管理，提升管理效果。比如，在无人机的辅助下，航政许可管理可以在前期对现场情况进行勘察；在施工环节，则可以借助无人机，实施现场实时监督，进而有效提升无人机监管作用。除此之外，无人机还可以应用到内河航道管理应急情况中，及时获取应急监视、现场视频。在最短时间内，利用无人机赶赴现场进行应急监视。