在航标作业船艇应用无人机的探讨

在航标作业船艇应用无人机的探讨

周鹏

北海航海保障中心大连航标处 辽宁 大连116001

摘要：随着无人机技术的日臻成熟，其应用范围越来越广，它的机动、灵活、不受地形限制等特点，使航标作业有了更多的可能性。当无人机与航标作业船艇深度结合后，将会打开一个全新的作业模式。文中对无人机在航标船艇上的应用场景进行了探讨，打造新型航海保障作业模式。

一、无人机概述

无人机（unmanned aerial vehicle，简称UAV）是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。无人机最早由英国人创造于20世纪初期，主要用于军事训练用的靶机使用。在近百年的发展历程中，无人机无数次应用于各类军事活动中，取得了长足的发展。根据飞行原理，可分为固定翼无人机和旋翼无人机两种；根据飞行距离，可分为短程无人机、近程无人机、中程 无人机和长航时无人机；根据外形，可分为微型无人机、小型无人机、中型无人机和大型无人机；根据军事用途，可分为靶机、侦察机、干扰机和攻击机；无人机以其尺寸小、重量轻、成本低、机动性能好、用途广泛，且无人员伤亡风险、使用方便等优点，广泛应用于在灾情监视、交通巡视、航空测绘以及影视拍摄等领域获得广泛应用。

二、航标作业船艇工作现状

航标作业船艇是指设有起放航标的起重机和绞盘等设备，在航道与其附近的暗礁、浅滩、岩石处进行航标布设、巡检、补给、修理、维护作业等工作的船舶。按船型大小，可分为大型航标船、中型航标船、小型航标船，（补充）在日常作业中经常会遇到以下一些问题：一是沿海灯浮标通常布设于沿岸区域，部分水域水深不足，航标船艇进行巡检作业时容易出现回旋范围不足等问题，增加船舶作业的风险；二是沿海区域多海上养殖区，在作业水域经常出现渔网、养殖浮标等碍航物，若不能进行良好观察，很容易将船舶驶入养殖区，给船舶安全和养殖户带来一定的风险和损失；三是北方海区纬度高，冬季的海面常出现浮动海冰，冰情掌握不足，会严重影响航线的选择，对在冬季进行航标作业的船舶的航行安全造成很大的威胁。

三、探讨无人机在航标船艇上的应用场景

针对以上航标船艇的作业现状，将无人机与船艇进行有机结合，航标船艇充当航母的角色，无人机发挥千里眼、探路者的作用，整合二者的优势，使航标作业更安全、更高效、更经济。

1．航标巡检“船机”合作，在航标巡检作业中加入无人机这个新角色，可以使以往航标巡检中出现的问题很容易得到解决。如以下几种场景：（1）浅水区域，不满足船舶最低吃水；（2）涌浪较大，船舶靠泊浮标困难；（3）水下环境复杂，如孤立危险物标、沉船示位标等。如遇上述场景，便可通过将船停泊在附近的深水区、相对安全区域，随后通过无人机拍摄传输的多角度、高分辨率的画面对浮标的各项指标进行检查，也可通过无人机的定位系统检测航标位置是否准确，改变通过人工爬标检查的作业模式，可以有效提高了巡检的安全性，减轻巡检人员的工作压力并提高巡检的工作效率。

2．复杂水域探路先锋，航标作业一般处于离岸很近的水域，航行范围也大多在近海航行，随之而来也会受到沿海渔网、养殖区的影响，航线选择不当或是瞭望不够，导致船舶驶入养殖区或者螺旋桨缠入渔网，对船舶航行安全构成一定的威胁，无人机的应用可以在临近养殖区时，起飞无人机对航路进行观察，方便船长进行决策，选择干净清爽的航路；除此之外还可以应用于冬季冰区航行，航标船艇在北方海区冰区航行目前大多依靠气象、冰情预报，但作业现场的实际情况和预报往往会有一定的出入，利用无人机便可以掌握现场冰情，选择合适的航线。

冰区航行

3．船舶保养得力助手，做好船舶保养工作，是保障航标作业正常进行的基础。因工作条件的特殊性，航标船艇长期处于高腐蚀性环境中，海水的盐度、盐雾、海面水汽以及温度等因素都促使船体和船上设备处于较高腐蚀速率状态。腐蚀损伤不仅会降低船舶结构的强度，还会影响船舶上设施设备的正常使用，直接影响到船舶的安全性和可靠性。为应对腐蚀威胁，在腐蚀损伤出现初期，能及时确定腐蚀位置并采取强有力的处理措施，对保证船舶结构和设备安全性就显得非常重要。因船舶外部船体和甲板上层建筑高度的限制，现行的人工检查难免检查不够全面，并存在一定的风险，利用无人机搭载全景高清摄像头对船体外部和甲板上层建筑进行巡检时，后台人员可以以第一视角画面检查到腐蚀部位，提高了检验效率和质量，避免了单一人员检查的人为疏忽。

    四、存在的问题及展望

无人机在航标船艇应用具有很强的便利性的同时也存在一些潜在的问题。一是受法规限制，存在包括机场、监狱、突发情况等飞行受限制的空域，无人机操作员在起飞前需对限飞区进行查询，并确认相关法律法规，对自身飞行安全负责；二是无人机续航时间限制，市面上的无人机续航大多半小时左右，不能满足长时间海上巡检的工作需求，但可以通过准备多组备用电池的方案进行改善；三是无人机操作人员的培训，提高灵活操控无人机的技术能力和理论基础，随着无人机应用场景的增加，无人机的操作难度也会加大，为此需要提高操作人员的操控技能，保障无人机与航标船艇完美配合，发挥出无人机的性能优势和特点。

五、结语

航标船艇作为航标维护与管理的重要组成部分，但就目前的航标船工作来看，由于多种因素的影响，航标船艇工作依旧存在一些不足之处，希望无人机的应用能给航标作业带来更智能、便利、安全、高效的体验，进而对航标船技术进行全面优化升级，才能降低航标船工作的强度与危险性,提升航标船艇的作业、维护与管理能力，更好地服务于社会经济发展， 推动社会进步。

参考文献：

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[3]于朋涛,施鑫煜,卓宏明.船舶腐蚀检修无人机的设计[J].科技与创新,2022(03):117-120.DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2022.03.036.