内河航道管理中无人机的应用

内河航道管理中无人机的应用

作者：管俊

来源：《中国水运》2017年第05期

摘要：本文研究探讨了内河航道管理中无人机的使用，简单介绍了无人机的分类及适用于内河航道管理作业的无人机参数，结合无人机的性能优点、内河航道管理特点，提出内河航道管理无人机的选择及使用方法，为无人机在内河航道管理工作中的应用提供参考。

关键词：内河航道；无人机；巡航；航政管理

中图分类号：U611 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）05-0023-02

我国依托众多内河水系发展起来的航运业较为发达，截至2015年底我国内河航道通航里程达12.7万公里，等级航道占52.2%，高等级航道达标里程1.36万公里。目前航道管理部门仅靠航政管理船舶及执法车辆进行巡查管理，工作量巨大但效果不甚明显，而无人机（由控制站管理的航空器）巡航作为一种安全可靠、机动灵活的空中监管手段，近年来已在电力巡查和海事监管作业中发挥了重要作用，其亦可作为内河航道管理的重要手段，补充及加强内河航道管理。本文结合内河航道管理特点、需求以及小型无人机监管特点，提出内河航道管理无人机的选择及使用方法，为内河航道系统无人机的应用提供参考。

1 无人机的机型选择

1.1 无人机的优势

从内河航道管理特点、无人机性能特点以及综合成本多方面分析，无人机在内河航道管理中具有突出的优势。

（1）适应内河航道地理环境特点。部分内河航道地处偏远，船舶巡航难度大、频次低，执法车辆巡查视角单一、效果不好。无人机可以高速、长航时巡航，也可以低速或悬停方式巡航巡查；起降场地要求低，可从固定基地、临时起降点或船舶甲板起降进行巡航作业。

（2）性能强大，适用于多种情况。人机携带各种先进光电设备，可航拍可见光照片、红外照片、高清录像，实时传输同步画面到地面站。通过对比日常巡航记录，可及时发现碍航设施及故障航标；无人机航拍配合执法人员执法记录仪执法，可详细记录现场情况。

（3）反应速度快，响应时间短。无人机设备简单，启动速度快，飞行速度快，接到紧急事件报告后可在较短时间内飞赴突发事件现场实时回传事发场地影像，为航道部门进行决策提供参考。

（4）运行成本低、减轻人员负担。相较于传统模式，无人机巡航成本大大降低。无人机巡航费用极为低廉，目前普遍使用的电动无人机只需充电，油动无人机每百公里耗油也不到两升。传统巡航中航政艇需配备人员至少3名，最快航速只有 20 公里/小时，无人机巡航仅需操作人员1到2名，速度更是可以达到100公里/小时以上，巡航速度的提高减轻了人员工作量，实现短时间较大范围巡航作业。

1.2 无人机的分类

无人机种类繁多，可以从各种角度对其进行分类：按动力划分，可分为电动无人机和油动无人机两大类；按使用领域划分，可分为军用、民用及消费级无人机三大类；按气动布局来划分，可分为固定翼无人机和旋翼无人机两大类。本文仅阐述民用无人机以气动布局划分的两类无人机选择使用。

（1）固定翼无人机。固定翼无人机从英国“蜂后”无人机开始，迄今发展已有八十余年，技术已十分成熟，有航程远、航速快、任务载荷大的优点，一般使用固定基地起降。民用固定翼无人机主要应用在防灾减灾、交通监管、国土资源监测、边防巡逻、森林防火以及管线巡检等领域。

（2）旋翼无人机。旋翼无人机的结构比较简单，价格相较于固定翼无人机更为低廉，对起降场地的限制极低，随艇随车携带极为方便，其飞行灵活性较高，可在各种高度以各种速度飞行，配合光电设备可对巡查执法中的违章建筑违法活动进行精确取证，也可用于检查航标的现状。

1.3 无人机主要性能及产品

目前市场上众多无人机产品可用于内河航道管理作业，国产的劲鹰-1、KC-2000、韦加、M210-RTK、天魁-3等无人机是民用监管领域的典型代表，相关产品主要性能对比（表1）。

2 无人机在航道管理中的使用

2.1 无人机在航道管理中的工作模式

根据无人机在航道管理工作中的具体使用特点、作业要求，以及无人机数量和地面站的数量，将无人机工作模式分为“一站一机”、“多站一机”2 个大类。

（1）“一站一机”模式。该模式为最常见的无人机工作模式，由一架无人机和一个地面站组成，如图1（1）。在该模式下，由便携式无人机与移动地面站组成，或由一架长航程无人机与地面基地站组成，在技术成熟的情况下也可自由组合不同的无人机和地面站。

（2）“多站一机”模式。该模式由一架无人机和多个地面站组成，如图1（2），典型模式为航道管理部门指挥中心地面站与执法车、艇上配备的移动地面站和一架无人机所组成的系统。基地站A与移动站B接收相同的无人机传输画面，但基地站A相较于移动站B具有更高的控制权限。

2.2 无人机在日常航道巡查中的使用

（1）由执法车、艇携带无人机，在日常巡查中进行空中补充巡查。传统巡查中车艇上的执法人员通过目视手段巡查，视角单一效果易受地形地貌影响。使用无人机空中补充巡查，排除影响航道管理人员判断的多种因素，全面有效的观察航道状态。

（2）单独由无人机进行航道巡查。考虑到经济性和高效性，可使用无人机替代执法车艇巡航，减小车艇巡航频次，降低巡查成本。无人机可于使用前在机载控制系统中输入各导航点，利用长航程无人机的优点，以极高的效率沿航道进行巡查。在巡查过程中，对实时发现的碍航设施，可由地面站介入导航进行航拍取证，为下一步处理做好准备。

2.3 无人机在航道行政许可中的使用

无人机使用可全程贯穿于航政许可管理中。在航政许可前期勘察中无人机可辅以其他方式勘察现场情况，施工期间利用无人机的大视场优势进行有效监督，尔后利用无人机针对性的进行监管。

2.4 无人机在应急情况下的使用

无人机在内河航道管理应急情况下的作用主要是应急监视和现场视频取证。在航道管理部门接到紧急事件报告后，短时间内即可放飞无人机，利用其快速性先期赶赴现场进行应急监视。执法人员现场执法时，可由无人机空中航摄配合执法人员佩戴的执法记录仪进行视频取证工作。

3 无人机实际使用的要求

3.1 场地要求

无人机作为一种航空器，相较而言对于场地要求极低。旋翼无人机的起降对场地要求极为简单，甚至可在航政艇甲板上进行起降作业；固定翼无人机对于起降场地要求稍高，常用起飞方式为手抛、弹射和滑跑起飞，常用降落方式为伞降回收、阻网降落和滑跑着陆，在滑跑起降时可采用水上起降方式以降低对场地的要求。

3.2 人员要求