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无人机在使长江海事监管系统中的应用分析

2020-08-28 11:41:00

传统长江巡航指海事人员依托海巡艇开展关于海事、航道、通信等方面的安全宣传、航行安全和防污染监视，航道、航标和航标辅助设施巡查，海事行政执法，抢险救助，规费稽查，运政检查，维护水上无线电通信管理秩序等工作的行为。传统模式工作量大，成本高，效率低。

无人机是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多任务并能重复使用的无人驾驶航空器。基于无人机携带方便、操作简单、反应迅速、载荷丰富、任务用途广、起飞降落对环境要求低、自主飞行等特点，其比较适合应用在海事领域，完成海域巡航监测等任务。

无人机的应用将使长江海事监管系统更加完善，不仅能够大大提升海事监管能力，而且还能推进长江海事信息化发展水平，在长江水系形成全方位监控信息网络，为打造水-岸-空海事立体监管系统做出重要贡献。

无人机海事系统的联合立体巡航网络

如图所示，当发生危险事故、不明来历船只等情况下，无人机配合巡航船艇进行联合取证。无人机将险情信息和现场取证信息实时传输给指挥中心，由指挥中心根据险情大小做出判断，决定下一步的执行计划。

海事应用中的无人机配置

无人机仅仅是一个飞行平台，其功能归根到底是通过其机载系统中的任务载荷设备来完成的，因此进行海事应用无人机的配置首先要对明确其任务载荷设备有哪些，以及各种任务载荷的功能与作用。

无人机海事应用

航道巡逻执法、调查取证

目前长江航道船舶大型化、快速化趋势已经十分明显，受巡逻船客观条件的限制，利用巡逻船开展巡查存在视程短、反应慢，难以掌握整体态势，对违法船舶无法进行持续有效的跟踪，对一些违章行为无法继续取证和处理等问题。而无人机高速、高效优势可以有效地弥补执法船速度及视野方面的不足。尤其是在调查取证和应急反应方面，通过使用无人机，可以保证反应的快速性和调查的及时性，对肇事逃逸船舶进行识别追踪，防止肇事船舶逃逸;利用无人机搭载摄像头进行船舶超载检查;利用无人机搭载热成像对船舶配员人数进行检查;利用机载的摄像、摄影设备还可记录保存证据，便于调查处理。同时通过无人机携带的可见光设备，可以实现辖区通航环境和通航秩序的实时传输;利用无人机对船舶交通秩序进行组织疏导，包括禁限航交通管制后对现场通航秩序的监控和维护。

通过无人机高空广阔的视野，更容易对长江航道上的船舶进行巡查，通过搭载可变焦相机能对远处船舶进行近距离的观察，提高了巡查效率。利用高空远程喊话系统进行安全宣传。

所用设备

光学变焦吊舱

4g传输系统

高空喊话装置

应急事故搜寻与救助

当在长江航道发生应急事故之后可利用无人机快速到达现场，并在目标区域上空低速飞行或悬停进行人员搜救。可通过机载红外热像仪对有生目标进行探测，避免了由于人工搜救的不确定而导致遗漏。光电吊舱的红外热像仪可对视野范围内的有生目标和没有温度的物体进行颜色区分，地面站工作人员通过辨识，为其他救助设备（直升机、舰船）指示目标。并且无人机能达到许多人员与船只无法抵达的危险区域，可以把高清视频信息实时传回至监控中心，为有关部门快速处理提供信息保障，利用无人机大大提高救助效率。

通过多旋翼无人机对事故地点进行图片视频等影像采集，给指挥部门提供参考。通过红外热像仪，能对人员进行搜救，通过挂载救援装备如救生圈、急救药品等通过空投的方式给予被救者及时的救助。缩短了救助时间，提高了救助成功率。利用无人机搭载摄像头、红外热像仪进行遇险船舶、人员进行搜救识别，精确定位遇害人员位置，便于救援人员精准救援。同时利用无人机搭载可见光设备对事故现场及搜救情况进行实时传输，便于远程指挥调度及应急处置决策。

所用设备

机载红外吊舱

高空照明装置

机载抛投装置

环境（航道、大气）监测与取证

长江是中国第一大河，水资源总量占全国的35%，流域面积占全国的20%，人口占全国的33%。在长江及其支流沿线，偷排乱排的问题时有发生，污染总量快速上升。由于偷排管道深埋地下，难以发现，因此在执法取证过程中常常难以找到污染源头。利用无人机对重要的长江流域进行实时监测，搭载红外热像仪对该区域进行扫描，对温度异常点进行排查，找到排污源头，同时摄影设备还可以记录保存证据，便于调查处理。

同时，可利用无人机搭载气体检测传感器进行高空巡航气体检测，对疑似搭载危险品气体进行跟踪，防止危险品气体泄漏造成危害。

利用旋翼无人机快速对所需监测对象进行实时监控，旋翼无人机定点实时监控、巡视，特别水库边缘区环境比较恶劣的地段，旋翼无人机可操控自如的完成监测任务;通过对上下游河流快速巡查，第一时间掌握水文情况，特备是大面积的河流污染，旋翼无人机悬停在空中对污染水域进行俯视航拍，确定污染区域准确面积和范围。同时通过无人机搭载可见光设备对船舶溢油设备进行监测监视，利用软件进行图像处理：溢油区域实时拼图、溢油检测与识别、溢油面积测算、溢油漂移预测等。

所用设备

气体检测传感器

可见光相机

航标、航标辅助设备、沿江山体巡检

航标是长江航道安全的重要保障，长江沿江有很多航标、灯塔、灯桩，点多、线长、分散，维护巡检十分困难。利用无人机上的可见光设备进行夜间航标巡检，能够高效地报告航标的工作状态，避免无目的巡检，有效提高工作效率，减少巡检人员的工作量。同时，利用无人机搭载摄像头对库区沿江山体滑坡进行监测，当发生山体滑坡事故时，能在第一时间实施相应措施。

利用固定翼无人机快速从空中俯视进行影像图片采集，通过后期图片拼接技术合成长江航道整体图，快速检查长江通道航标、航标辅助设备情况以及沿江山体，提高了巡检效率。根据巡检公里数不同，可选用电动固定翼和油动固定翼无人机，油动固定翼续航比电动续航时间长，可用于长距离的巡检。

所用设备

EWG-E2手抛固定翼无人机

航道图像信息获取

通过机载激光雷达设备，对长江周围地理环境进行扫描，采集真实的三维点云数据，对后期项目开发都有参考作用，并通过专业软件生成三维模型，并能进行长度、面积等量测和其他分析功能。

针对短距离的扫描，如1-2km，可选用多旋翼无人机平台搭载激光雷达设备进行作业。对于10-30km等长距离的扫描，推荐使用无人直升机搭载设备进行扫描。

与传统的长江巡查方式相比，无人机进行长江航道巡查优势非常明显，具有“站得高，看得远”的优势，容易把握整体态势，在船舶的动态管理以及船舶控制方面具有其他方式不可比拟的优势，能够出色地完成各种监管救助任务，具有十分优越的性价比。

将来，无人机将逐步成为海事应急行业应用方面一种重要的手段。

无人机长江模式设施