浅谈无人机在航标巡检维护上的应用

张燕

摘 要：随着无人机技术的快速发展，无人机在航标领域展现出了良好的应用前景。本文介绍了现阶段消费级防水无人机在航标巡检维护上的应用及取得成效，对无人机在航标维护领域的应有具有一定的借鉴意义。

关键词：无人机 航标 维护 巡检 应用

1.引言

近年来，随着无人机技术的日臻成熟，越来越多的航标管理者希望将无人机技术应用在航标领域。无人机具有携带方便、易操作、反应迅速、高度灵活及可自主飞行等优势，可以弥补当前利用船舶巡检的手段单一、反应速度慢、船舶运行成本高等不足。但是，由于航标远离海岸和海上环境恶劣等因素，可满足航标巡检要求的无人机须具有较强的抗风能力和续航能力，需要高端无人机才能满足要求，但价格普遍较高。按照目前的财政管理制度，航标管理机构采购一台可满足航标日常巡检作业要求的高端无人机几乎不可能，因此，近两年来，笔者结合北海航标处应用无人机巡检和设置航标的实践，对消费级防水无人机在航标巡检维护上的应用进行了一些思考。

2.利用无人机开展航标巡检

受无人机抗风能力和续航能力的制约，我们开展巡检测试的航标主要集中在港口附近水域、浅水区航标、孤岛/礁石灯桩等。在航标日常巡检中，主要检查航标的四要素，即标位准确、灯质正确、结构良好、涂色鲜明，如满足该四要素即可认为航标效能正常。通过无人机对航标进行近距离拍照和定位，可判断航标位置是否准确、结构是否良好和涂色是否鲜明，再结合航标遥测遥控系统，就可掌握航标灯质是否正确。利用无人机开展海上航标巡检，可提高航标巡检效率，降低海上作业劳动强度，大大减少航标工现场上标的次数和频率，航标员海上作业的安全系数得到提高。

2.1可利用无人机巡检的灯浮标

（1）码头附近水域及靠近岸边的灯浮标。该类航标均可通过开车到达其附近，然后选择距离航标较近的地方启动无人机，对其进行拍照和定位。如从基地开船对该类航标进行巡检，不仅耗时，且耗费大量的人力物力。

（2）浅水区域灯浮标。目前各航标处配备的巡检船以120吨级航标巡检船最为常见，而在开展航标日常巡检时，面对浅水区的浮标，最常用的方法是将巡检船停在灯浮标附近的深水区域，然后利用船上快艇进行巡检，但如此操作安全系数较低，在巡检过程中时常出现人员受伤的小事故。而现在可以让船舶停泊在灯浮附近的深水区域后，启动无人机对附近航标进行巡检，大大提升了作业的安全性，同时减轻劳动强度。

（3）水下情况复杂的灯浮标，如孤立危险物标、沉船示位标及附近有養殖区域的浮标。对该类浮标进行巡检时，由于对浮标附近水域水下信息掌握不全，船长为保障自身船舶安全，经常利用船上快艇进行巡检，如利用无人机巡检则大大提升安全性。

（4）涌浪大，航标巡检船无法靠标时。在广西北部湾水域，每年的5-8月份为西南季风，涌浪大导致船舶靠标困难。此时将船舶开至航标附近水域，再利用无人机开展航标巡检，大大降低船舶靠标风险，避免靠标造成不必要的船舶或浮标受损。

2.2可利用无人机巡检的固定标志

（1）沿岸附近水中灯桩，如设于入海河口的灯桩。此类灯桩可通过开车到达航标附近，近两年北海航标处管辖北仑河、钦江、大风江、水儿港等水域灯桩已多次采用无人机巡检方式完成巡检，大大降低了维护成本。

（2）位于礁石、暗礁上的固定标志。目前对此类航标的巡检只能利用快艇登陆，而无人机巡检的引入，可提升作业安全性，降低劳动强度和维护成本。

（3）桥涵标和地势险要的固定标志。桥涵标设置于桥孔、桥墩上，不论航标员采取船舶巡检还是开车到桥梁上巡检，都无法全面的掌握标志的全部情况，通过无人机巡检可帮助航标员全面的了解航标信息。

3.用于航标建设选址

“不识庐山真面目，只缘身在此山中”恰当的概括了灯塔（桩）选址工作的难点，即难于对地形整体把控、无法精确选点。选址信息通过文字和地面拍摄图片等手段表达较为抽象，不能很好地把地形特征进行传递。以上情况可以通过无人机来解决。现阶段技术可以实现无人机三维立体拍摄图像。

2015年12月份以来，北海航标处已在广西北部湾水域采用无人机为20多座灯塔（桩）建设进行了选址。该方法对地形特征认知全面，选点精确，有效缩短工作时间及节约了成本。建议将灯塔、灯桩建设无人机选址方式推广，可以有效增加工作效率。

4.应用成果

北海航标处研究无人机在航标上的应用始于2015年，先后采购了大疆精灵3（PH A N T OM 3 PROFESSIONAL）型号无人机一架，该型号无人机遥控距离5km、飞行高度120m、搭载1200万像素云台相机，续航能力23min；经纬M600 PRO型号无人机一架，该型号无人机遥控距离5km、飞行高度120m、搭载1276万像素云台相机，续航能力38min；

先后对中越边境的白苏岩灯塔、北仑河8座灯桩、三牙石灯桩、小双石灯桩、冠岭灯桩、北海港石埠岭港区6座灯浮、防城港海警码头水域8座灯浮、铁山港东航道4座灯浮，利用无人机进行了10多次航标巡检，均圆满完成巡检任务。巡检效率得到大幅提升，同时节约了二次动船的成本，降低了劳动强度，提升了海上作业的安全系数。

在2015年、2016年北部湾水域航标配布完善工程，北海-涠洲-斜阳陆岛运输航标配布完善工程、北海银滩灯塔等工作中多次利用无人机进行地理勘测和定位，让灯塔（桩）的选址更加精确、高效。

5.无人机应用于航标维护存在的主要问题及解决建议

（1）存在的主要问题。一是续航时间短的问题。目前，消费级无人机的续航时间一般在30分钟以内，对于一次性巡检多座航标比较困难，往往力不从心。目前的解决办法是多备电池，并且必须有船舶跟随，船舶起到“航母”的作用。二是采用更高性能的电池产品，如铝电池，但费用较高。二是 “捂灯”的问题。无人机巡检与人工巡检最大的差别就在于“捂灯”检查灯质。解决的办法是安装带专用遥控器的灯器，用遥控器可以模拟“捂灯”。此外，可通过遥测遥控信息系统读取电流、电压、位置等数据。

（2）加大对无人机操作人员的培训。无人机操手需要具备较强的理论基础和技术能力，今后扩大无人机巡检范围时，必须加强对操手的培训力度，保证航标巡检的安全性。

（3）尽量挑选能见度良好、风速较低的时间段进行无人机航标巡检。

6.结论

与传统的航标巡检维护模式相比，无人机在巡检效率高、劳动强度、维护成本、安全性能等多方面具有突出优势，但受当前无人机技术水平的制约，无人机巡检尚不能替代传统的航标巡检维护模式，相信随着无人机技术的不断成熟，今后无人机必将广泛应用于航标巡检维护作业，开创新的航标监管手段和途径。当前我们认可借助无人机现有的技术能力，与现有的航标管理手段相结合，对部分水域航标进行巡检维护，构建更加高效的航标维护管理体系。

参考文献：

[1]邓祝森，石洪英，程胜利.无人机在航海保障中的应用研究.中国水运，2017，01.

[2]王永涛，李佩璋，张海波.无人机在航标巡检领域的应用分析.航测技术，2016，04.endprint