無人機(jī)運(yùn)用于杭州灣

卓婧　黃曉峰

摘 要 本文在分析杭州灣-錢塘江口的水文氣象條件以及海事巡航搜救難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，探究利用無人機(jī)技術(shù)優(yōu)勢輔助水上監(jiān)管，彌補(bǔ)日常巡航及救助工作中的不足，加強(qiáng)?？樟Ⅲw化巡航搜救能力。

關(guān)鍵詞 無人機(jī);杭州灣-錢塘江口;巡航搜救

中圖分類號： U676.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.002

0 引言

2008年的冰凍災(zāi)害中，我國第一次將無人機(jī)應(yīng)用在救助工作中，取得了較好的效果。近年來，無人機(jī)應(yīng)用于各級各類災(zāi)害現(xiàn)場，為救援工作提供非?？煽康闹С帧o人機(jī)在搜救方面的出色表現(xiàn)及其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)使得無人機(jī)越來越受重視，與此同時，無人機(jī)相關(guān)技術(shù)也有了巨大突破[1]。

浙江省擁有得天獨(dú)厚的海洋與河流資源，6400余公里海岸線。其中，杭州灣（聞家堰至澉浦河段）位于我國東部沿海經(jīng)濟(jì)帶與長江經(jīng)濟(jì)帶交匯的長江三角洲地區(qū)，全長122公里，是我國水運(yùn)事業(yè)發(fā)祥地之一，向西可與蘭溪、衢州等內(nèi)河港口相連，向東可直達(dá)嘉興、上海和寧波舟山港，是錢塘江江海聯(lián)運(yùn)的重要樞紐[1]。如何對該區(qū)域?qū)嵤└咝У谋O(jiān)管和救助始終是海事工作的核心問題之一。2012年交通運(yùn)輸部海事局印發(fā)了《關(guān)于印發(fā)海事巡航救助一體化建設(shè)的指導(dǎo)意見》（海通航[2011]？946號），要求全面推進(jìn)海事巡航救助一體化建設(shè)，不斷提高海事公共服務(wù)的能力和水平。本文意在分析杭州灣特殊水文氣象條件以及傳統(tǒng)海事巡航的基礎(chǔ)上，提出無人機(jī)輔助巡航搜救一體化的見解。

1 杭州灣水文氣象條件[2]

杭州灣口屬亞熱帶季風(fēng)氣候，東臨太平洋，背靠歐亞大陸，全年氣候溫和，四季分明，雨量充沛，春季多海霧，夏秋多臺風(fēng)。

1.1 風(fēng)況

冬季常風(fēng)向?yàn)閃NW-NNW;春季和夏季常風(fēng)向?yàn)镋-ESE;最大風(fēng)速為35.0m/s，方向?yàn)镹E，多年平均大于8級風(fēng)日數(shù)為6d。每年7～9月易受熱帶風(fēng)暴影響，臺風(fēng)平均每年3.3次，以在浙江直接登陸的臺風(fēng)對杭州灣口影響最大。

1.2 霧

每年12月至翌年4月為多霧期，一般都為早晨發(fā)霧，至上午10時前后即消失，多年平均霧日數(shù)為26.9d。

1.3 潮汐

杭州灣口潮汐屬于不規(guī)則半日潮，潮差大，漲潮落潮時間長。

2 錢塘江河口海事巡航救助現(xiàn)狀

由于錢塘江潮水的性質(zhì)，一天兩潮，超差大，水流急，水上交通的限制，海事執(zhí)法會遇到各種因素的制約，這些因素對執(zhí)法造成不小的困難。

2.1 現(xiàn)有搜救船艇與搜救水域特點(diǎn)不匹配

錢塘江河口洶涌惡劣的水勢對船舶主體結(jié)構(gòu)的安全性及車舵的操縱性能存在較大不利影響，為了確保搜救力量自身的安全，船艇前往現(xiàn)場需要避開漲潮時潮頭期間和急流期間，無法保證實(shí)時出艇。就杭州海事局巡邏艇配備情況而言，只有海巡07998航速最快，設(shè)計(jì)最大靜水航速33節(jié)，抗風(fēng)等級9級，其余的巡邏艇無法在潮水退去前安全返航，且受吃水限制。此外，雖然經(jīng)過多年治水圍涂后河口主槽平面上趨于穩(wěn)定，但由于沙坎頂點(diǎn)高程及形態(tài)沒有明顯變化、泥沙淤積等制約條件，錢塘江出海航道通航條件沒有明顯改善，公務(wù)船艇力量前往搜救現(xiàn)場需候潮通過多處淺灘，可參與搜救時間較短。

2.2 岸基監(jiān)視不充分[3]

水面上固定監(jiān)視設(shè)備設(shè)置難度極大，故杭州、嘉興以及寧波三地海事管理的水面監(jiān)控設(shè)備主要依靠碼頭、橋梁和高空建筑等岸上固定點(diǎn)對臨岸水面狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控;而非臨岸的水面情況則是由VTS中心通過雷達(dá)、AIS等手段進(jìn)行彌補(bǔ)，但信息量不夠充分，不能全面、直觀、完整地呈現(xiàn)水域狀況。

2.3 執(zhí)法準(zhǔn)備時間長且出動成本高

杭州海事局巡邏艇碼頭位于復(fù)興大橋下游浙江第一碼頭，巡邏艇從碼頭出發(fā)需1.5小時才可到達(dá)嘉紹大橋水域（亦或杭州灣水域），對于事故的及時處理存在不利影響。此外，在對轄區(qū)內(nèi)從事?；浳镞\(yùn)輸?shù)拇斑M(jìn)行監(jiān)控時，出動海事船艇和執(zhí)法船效率較低，人力、物力成本過高，由于錢塘江潮水大的影響，對相關(guān)污染事故的取證難度也較大。

3 無人機(jī)技術(shù)輔助海事監(jiān)管的優(yōu)勢分析

3.1 協(xié)同性好，效率高

直接利用無人機(jī)進(jìn)行近距離巡航，或者巡邏船搭載無人機(jī)巡航可以有效地彌補(bǔ)執(zhí)法艦船速度、航程、視野等方面的不足。同時，對發(fā)現(xiàn)的相關(guān)事故的情況進(jìn)行及時記錄和保存，便于后續(xù)調(diào)查處理。利用無人機(jī)搭載任務(wù)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)航標(biāo)的快速巡檢，及時有效地發(fā)現(xiàn)航標(biāo)是否存在異常工作，有效提升巡檢效率。

3.2 機(jī)動性強(qiáng)

海上突發(fā)的險(xiǎn)情對于時間的要求非常高，時間越短對于救助和事故處理就越有利。無人機(jī)的在快速性方面的優(yōu)勢則不言而喻，能夠在事發(fā)后較短時間內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場，把高清視頻和照片實(shí)時傳送至監(jiān)控中心，讓指揮救助人員可以較快地了解情況，作出下一步的指示。另外，無人機(jī)可以在目標(biāo)區(qū)上空低速飛行進(jìn)行搜索，通過機(jī)載紅外吊艙對有生目標(biāo)進(jìn)行探測，避免了由于人工搜索的不確定性而導(dǎo)致遺漏。此外，及時利用無人機(jī)投放救生圈可以第一時間讓被救助者看到希望，一方面減小由于不會游泳而被淹死的可能，另一方面可以增加信心等待救援，提高搜救成功率。

3.3 視距范圍大

作為海事而言，還承擔(dān)著防止船舶造成海上環(huán)境污染的職責(zé)。船舶的海上油污排放，生垃圾的排放，活污水的排放以及壓載水的排放等等，都是海事需要關(guān)注的。利用無人機(jī)搭載相關(guān)設(shè)備進(jìn)行海面巡查，可大大提高對溢油的追蹤和處理，減小海洋污染。同時，對于逐漸隱蔽化的夜間排污作業(yè)行為，無人直升機(jī)搭載多光譜成像雷達(dá)能夠通過違法排污船只排放物體的溫度、色值等信息確定排污行為。

4 杭州灣——錢塘江口水域開展無人機(jī)巡航與搜救的必要性及可行性

1）必要性：杭州海事局轄區(qū)所在的錢塘江流域是世界聞名的強(qiáng)潮流河段，該河段水文條件復(fù)雜，潮位低、水深淺、涌潮大、流速急，海巡艇日常巡航及搜救需根據(jù)水文情況乘潮進(jìn)出，呈現(xiàn)明顯的時段性，惡劣的客觀條件嚴(yán)重制約了海事巡航監(jiān)管及搜救工作的開展，難以滿足巡航救助一體化的相關(guān)要求;無人機(jī)作為一種迅速發(fā)展的技術(shù)平臺，以其機(jī)動迅速、投入成本低、維護(hù)操作簡便、環(huán)保節(jié)能、沒有人員安全風(fēng)險(xiǎn)等技術(shù)特點(diǎn)，能夠很好地應(yīng)用到海事監(jiān)管中。無人機(jī)技術(shù)是將來監(jiān)管的發(fā)展趨勢，將其應(yīng)用于海事監(jiān)管及水上搜救，不僅能夠大大提升海事監(jiān)管能力，而且還能推進(jìn)海事信息化發(fā)展水平。無人機(jī)系統(tǒng)在海事監(jiān)視的應(yīng)用，將進(jìn)一步擴(kuò)大觀測系統(tǒng)的立體化，通過岸基無人機(jī)的長航時、定航線的瀕海巡航，艦載無人機(jī)對海事船艇的監(jiān)視范圍的擴(kuò)大和監(jiān)視難度的降低，確保了海事監(jiān)視系統(tǒng)全天候的運(yùn)行，保證了我國對海洋執(zhí)法的常態(tài)化、全覆蓋、大數(shù)據(jù)的新時代要求[4]。

2）可行性：對于錢塘江河口水域段而言，其氣象條件還沒有達(dá)到海上的嚴(yán)苛性，對于無人機(jī)的飛行較為有利。隨著技術(shù)逐漸成熟，無人機(jī)在性能和可靠性等方面都有了顯著進(jìn)步，也為無人機(jī)技術(shù)在海事領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。此外，5G技術(shù)的突破，為未來在多無人機(jī)控制，巡航搜救現(xiàn)場情況的圖像視頻實(shí)時傳輸?shù)确矫孀龊昧思夹g(shù)鋪墊。同時，低空空域政策支持逐步開放，也為海事領(lǐng)域應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)提供便利。再者，結(jié)合電子巡航，無人機(jī)巡航可以提升全面監(jiān)控能力，減輕監(jiān)管工作強(qiáng)度，節(jié)約監(jiān)管行政成本，提高監(jiān)管工作效率。

根據(jù)視距內(nèi)海事監(jiān)管所具有的特點(diǎn)，涉及海事監(jiān)管的業(yè)務(wù)主要包括調(diào)查取證、應(yīng)急反應(yīng)、海上搜尋和救助、海上船舶溢油、排污監(jiān)視等方面，且所獲取的數(shù)據(jù)主要為視頻和圖片等成果，針對這些海事監(jiān)管業(yè)務(wù)，考慮到目前無人機(jī)性能，可以考慮采用輕便、組裝、起降方便的小型旋翼無人機(jī)。在應(yīng)急情況下，風(fēng)力不大的情況下，可以考慮采用大疆的INSPIRE系列產(chǎn)品（INSPIRE2.0，抗風(fēng)10m/s，飛行時間23～27分鐘，信號距離7km）。如在風(fēng)力較大，雨天情況下進(jìn)行海事監(jiān)管，則可考慮大疆的經(jīng)緯M200系列產(chǎn)品（M200，抗風(fēng)12m/s，最長飛行時間27分鐘，信號距離7km，可防雨）。

5 結(jié)語

從浙江海事局十三五規(guī)劃方案以及近期（2025年前）建設(shè)重點(diǎn)來看，急需要進(jìn)一步加強(qiáng)快速反應(yīng)能力，加快推進(jìn)中遠(yuǎn)程固定翼飛機(jī)，以及近岸小型無人機(jī)的建設(shè)，提升整個浙江沿海水域快速立體巡航和應(yīng)急搜尋能力。

結(jié)合杭州灣--錢塘江實(shí)際情況，在巡航監(jiān)管中引入無人機(jī)技術(shù)，利用無人機(jī)作為海巡艇的有效補(bǔ)充，可實(shí)現(xiàn)空中巡航監(jiān)管，將傳統(tǒng)的基于海巡艇的現(xiàn)場巡航模式與新的電子巡航模式相結(jié)合，以信息化監(jiān)管為主導(dǎo)、現(xiàn)場處置為補(bǔ)充，進(jìn)行水域通航組織、指揮和管控，可推動適合杭州灣-錢塘江海事監(jiān)管體系的建設(shè)。無人機(jī)技術(shù)在水上搜救時，在船艇無法靠近及抵達(dá)的情況下，能夠從空中進(jìn)行準(zhǔn)確分辨、定位，有利于為搜救指揮提供決策信息。在救助落水人員時可通過無人機(jī)遞送牽引繩、攜帶氣脹式救生圈進(jìn)行投放，可有效提高落水人員獲救率。

參考文獻(xiàn)

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[4]劉力，顧群，彭偉明等.基于無人機(jī)的海事立體監(jiān)管系統(tǒng)體系框架研究[J].中國水運(yùn)，2014（6）：54-55.