王志鋼　王金濤

摘 要：本文介紹了無人船技術(shù)的功能和優(yōu)勢，闡述了無人船技術(shù)在航標(biāo)管理的航標(biāo)巡檢、應(yīng)急反應(yīng)、海況偵查和節(jié)能減排等方面工作的應(yīng)用前景，以期待其能夠在助力航保事業(yè)向智能管理轉(zhuǎn)型上提供有力支撐。

關(guān)鍵詞：無人船；航標(biāo)；應(yīng)用；智能管理

隨著航運(yùn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和各類海上活動(dòng)的增加，社會(huì)和航海用戶對(duì)航行安全信息的需求越來越高，這給航標(biāo)管理者履行航海安全保障的能力和水平提出了更高的要求。水面無人運(yùn)輸工具、水面無人檢測系統(tǒng)、水面無人作業(yè)平臺(tái)等無人船技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能的有力推動(dòng)下嶄露頭角，無人船領(lǐng)域已然成為下一片產(chǎn)業(yè)藍(lán)海，具有廣闊的研究和應(yīng)用空間。無人船技術(shù)的研究和應(yīng)用將為航標(biāo)管理者開展航標(biāo)巡檢、應(yīng)急反應(yīng)、海況偵查和節(jié)能減排等工作提供有效的解決方案，將推動(dòng)航標(biāo)管理朝著綠色、數(shù)字、現(xiàn)代的模式發(fā)展。

一、無人船的功能和優(yōu)勢

無人船是指可以遙控或自主模式在水面上航行，能夠完成一項(xiàng)或多項(xiàng)任務(wù)的小型化、智能化水面平臺(tái)。主要用于執(zhí)行特別危險(xiǎn)、特別枯燥以及其他不適于有人船艇執(zhí)行的任務(wù)。在民用領(lǐng)域，應(yīng)用到水質(zhì)采樣、水質(zhì)監(jiān)測、航道測繪、水底地貌測繪、核輻射檢測、環(huán)衛(wèi)等。國外無人船已在海上巡邏、環(huán)境檢測、航道測繪及軍事領(lǐng)域等方面得到廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)水面船艇相比，無人船具有如下優(yōu)勢：

（一）實(shí)現(xiàn)作業(yè)無人化、智能化。無人船最顯著的特征是航行及任務(wù)的自主化，為其設(shè)定好航行路徑及作業(yè)任務(wù)后，其可自主航行、智能避障和執(zhí)行任務(wù)，不需要或者弱化了人的參與，從而將人從繁重的、強(qiáng)度高的水上任務(wù)中解放出來。

（二）作業(yè)更高效、更標(biāo)準(zhǔn)。目前，國內(nèi)成熟無人船船體長度1米—7.5米，速度最高可達(dá)到40節(jié)。采用這樣小船體、高航速、自主航行的無人船，由于其高機(jī)動(dòng)性和高自主性等特點(diǎn)，通?？梢允s常規(guī)船艇的調(diào)度、租用、人員維護(hù)等環(huán)節(jié)，利用精準(zhǔn)的自主導(dǎo)航和船體小速度快的特點(diǎn)，可以在多種作業(yè)環(huán)境中更高效的執(zhí)行任務(wù)。同時(shí)由于作業(yè)過程全受計(jì)算機(jī)控制，可以讓作業(yè)過程嚴(yán)格按設(shè)定執(zhí)行，任務(wù)結(jié)果更準(zhǔn)確、更標(biāo)準(zhǔn)。

（三）航速高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。當(dāng)前各國研制的無人船，多數(shù)長度在12米以內(nèi)，排水量僅數(shù)噸及數(shù)十噸，吃水深度僅為傳統(tǒng)船艇的幾分之一，航速在30至40節(jié)，最大航速甚至超過40節(jié)，因此能快速駛往傳統(tǒng)船艇無法到達(dá)的特定水域，如淺水區(qū)、狹窄航道等。

（四）小巧靈活、隱蔽性好。無人船的外形通常低矮平滑，表面又涂有各種隱身材料，加之體形小巧，可借助海浪、島礁等的掩護(hù)，因此遭毀傷的概率小、生存能力強(qiáng)。

（五）使用成本低。由于無人船降低了維護(hù)人員的成本，不僅可以大量部署，且其活動(dòng)不受氣候影響，可全天候執(zhí)勤，因此使用成本相對(duì)較低。

二、航標(biāo)管理的制約因素

航標(biāo)設(shè)置環(huán)境一般在水中或偏遠(yuǎn)地區(qū)，航標(biāo)管理人員定期出海進(jìn)行航標(biāo)巡檢以及開展故障維修，經(jīng)常會(huì)受到潮水變化、天氣情況等客觀條件的限制，給航標(biāo)管理工作帶來了一定困難，無人船技術(shù)的成熟和應(yīng)用，為航標(biāo)管理工作帶來了新的契機(jī)。雖然近年來隨著數(shù)字航標(biāo)和航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)的應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)航標(biāo)的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測和狀態(tài)控制，但是受限于數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞脚c設(shè)備的可靠性等因素，還是不能完全滿足航標(biāo)管理需要。目前航標(biāo)上基本都安裝了遙測遙控模塊，可以把水中航標(biāo)信息傳輸?shù)胶綐?biāo)管理人員的辦公電腦上，但是采集的信息有限，只能采集到航標(biāo)位置、燈址等信息，不能采集到航標(biāo)的標(biāo)體結(jié)構(gòu)、涂色情況等信息，因此還不能完全替代航標(biāo)現(xiàn)場巡檢。隨著無人船技術(shù)的成熟，利用無人船對(duì)航標(biāo)進(jìn)行抵近勘察，可以多方位、多角度把航標(biāo)的現(xiàn)狀顯示出來。航標(biāo)管理人員可以用無人船來處理一些航標(biāo)應(yīng)急反應(yīng)，提高航標(biāo)應(yīng)急反應(yīng)能力，更好地服務(wù)航運(yùn)安全。

三、無人船技術(shù)在航標(biāo)管理中的應(yīng)用

隨著無人船技術(shù)的成熟，我們可以把無人船應(yīng)用到航標(biāo)巡檢、應(yīng)急反應(yīng)、海況偵查和節(jié)能減排等工作中，提高航標(biāo)服務(wù)質(zhì)量，保障航運(yùn)安全。例如現(xiàn)在各項(xiàng)技術(shù)比較成熟的300kg海洋高速無人船平臺(tái)，采用先進(jìn)的三體船形式，船體強(qiáng)度及耐腐蝕能力極高，能夠適應(yīng)各種水域，無論從航速、載荷能力、抗風(fēng)浪等級(jí)、續(xù)航能力上都能很好地滿足航標(biāo)管理的需求。

（一）應(yīng)用于航標(biāo)巡檢。目前，海上航標(biāo)基本都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遙測遙控，海上航標(biāo)的燈器及位置、燈光狀態(tài)等的信息已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程測控，但是需要了解海上航標(biāo)的整體目視效果和夜間發(fā)光狀態(tài)還必須依靠傳統(tǒng)的乘船巡檢的方式，此種方式需要人員和船舶等大量資源支撐，成本較高。以一般航道約20座浮標(biāo)的巡檢工作為例，若使用船舶巡檢，則需要海巡船舶1艘、航標(biāo)巡檢人員4名以上，單次作業(yè)時(shí)間需6小時(shí)，僅船舶油耗成本就在10000元以上。可以利用無人船抵近航標(biāo)進(jìn)行巡檢，在辦公室或碼頭上就可以安全地觀察到航標(biāo)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，還可以利用無人船檢查一些位置危險(xiǎn)的航標(biāo)比如孤立危險(xiǎn)物標(biāo)，這樣不但提高了工作效率，還可以減少大型巡檢船舶航行污染、節(jié)約能源和減少人員在危險(xiǎn)水域工作。

（二）應(yīng)用于現(xiàn)場取證。目前，漁船非法系靠航標(biāo)導(dǎo)致移位和標(biāo)體損毀或者船舶撞壞航標(biāo)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，由于發(fā)生在海面，取證的人力、物力和時(shí)間都消耗極大。航標(biāo)管理人員通過無人船拍攝技術(shù)，可以有針對(duì)性地對(duì)水上航標(biāo)進(jìn)行多角度、高清晰的拍攝，對(duì)航標(biāo)破壞情況進(jìn)行第一手材料取證；也可對(duì)要維修的航標(biāo)進(jìn)行評(píng)估、分析，提前設(shè)計(jì)維修方案和準(zhǔn)備維修工具、器材，可以節(jié)約能源消耗，減少環(huán)境污染，提高工作效率。

（三）參與應(yīng)急反應(yīng)。無人船巡檢與傳統(tǒng)船舶作業(yè)方式相比，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)實(shí)時(shí)待命，而集合船舶需要一定的時(shí)間、人力和物力。正常狀態(tài)下，應(yīng)急起航只需10分鐘的準(zhǔn)備時(shí)間，而船舶備航需要半個(gè)小時(shí)以上的準(zhǔn)備時(shí)間。航標(biāo)管理人員通過無人船參與航標(biāo)應(yīng)急反應(yīng)，一旦發(fā)生突發(fā)緊急情況航標(biāo)偏移、漂失、損毀、熄滅等，無人船可以立即響應(yīng)，確定位置，檢查航標(biāo)狀態(tài)，為恢復(fù)航標(biāo)提供第一手材料，提高應(yīng)急反應(yīng)速度。

（四）應(yīng)用于海上油污偵查。通過無人船大范圍的航行掃測，詳細(xì)觀測到油污實(shí)際覆蓋范圍和漂流海域，進(jìn)而有針對(duì)性的制定全面清污計(jì)劃。

四、無人船技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的不足

（一）無人船航行范圍受現(xiàn)有技術(shù)的限制。無人船技術(shù)是正在成長的技術(shù)，航行范圍容易被遙控技術(shù)限制，航行時(shí)間還受攜帶燃料能力的限制，航行控制也需要純熟的技術(shù)水平，因此需加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)提高無人船航行范圍和能力，才能促使其發(fā)揮更大作用。

（二）無人船海上圖形實(shí)時(shí)傳回受現(xiàn)有傳輸能力的限制。目前普遍應(yīng)用的微波傳輸有效距離大約在5-10km，所以遠(yuǎn)距離拍攝只能存儲(chǔ)起來等返航后查看或采取船舶中繼的方式在船上實(shí)時(shí)查看。

隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來，大數(shù)據(jù)和智能化是代表工業(yè)水平下一階段的發(fā)展方向。航海保障部門作為水上交通安全的服務(wù)者，我們要乘好工業(yè)發(fā)展的東風(fēng)，做好先進(jìn)科技手段的應(yīng)用，進(jìn)一步提升管理水平。目前，無人船技術(shù)恰恰就是擺在我們面前的提升管理水平的突破口之一，其擁有的強(qiáng)大科技實(shí)力能為航保智能管理提供實(shí)實(shí)在在的平臺(tái)支持，其兼容和擴(kuò)展性將助力航海保障事業(yè)向智能管理轉(zhuǎn)型，為國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)改革貢獻(xiàn)力量。

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