无人机系统应用于海事动态监管的可行性分析

赵健　钟子洋　谷通

【摘 要】 为满足航运业快速发展对海事安全管理提出更高的要求，通过介绍港口海事动态监管体系现状，针对无人机监管能效高、实用性强、费效比高、使用风险低、取证能力强、操作维护要求低等优势，对无人机在海事监管中应用的可行性进行探讨。对于无人机存在的日常使用、信号传输、安全、使用寿命、使用法律等问题，提出建议：建立和完善无人机系统顶层设计；建立合作机制，妥善解决空域管制问题；制定符合海事应用技术指标；构建基于无人机的立体监管体系；建立海事无人机管理部门；推进解决无人机所产生的相关法律问题。

【关键词】 无人机；无人机系统；海事监管；可行性分析

0 引 言

近年来无人机技术概念火热，从军用“全球鹰”到民用“大疆”，无人机技术逐渐渗入到了社会每个角落，国家空域管制逐步放开更是促进了无人机的发展。无人机在海事领域的应用被提上日程：一方面，随着船舶签证制度改革，海事监管工作重心逐步从事前监管转为事中及事后管理；另一方面，航运业的快速发展对海事工作提出更高的要求，现有监管体系愈加难以适应海事新常态要求（如重点水域监管任務需要高频度、高精度的实时监管），而无人机系统所具备的独特优势，使其成为应对新常态下海事监管挑战的选项之一。作为海事领域内新的应用技术，无人机虽然仍存在一定问题，但结合此前海事试点成果及现有技术，现阶段在港区推广海事无人机时机已成熟；因此，本文围绕无人机系统着重探讨其在海事监管领域应用的可行性及效益分析。

1 港口海事动态监管体系现状

经过多年发展，我国港口海事已基本实现了现代化，建立以船舶交通管理系统（VTS）、船舶自动识别系统（AIS）及视频监控系统（CCTV）等为代表的海事动态监管体系，为航运安全发展及海洋环境保护发挥了重要作用。但是，随着航运业高速发展及国家政策改革，现有的动态监管手段越来越难以有效应对航运业的发展变化及海事工作新常态下所带来的挑战，不同海事动态监管手段优缺点对比分析见表1。[1]

综上所述，目前海事动态监管体系主要由海巡船、有人机、VTS、AIS、CCTV和LRIT等监管系统组成，缺乏信息资源整合及全方位监管能力，无法有效覆盖整个辖区，更难以达到“全方位覆盖、全天候运行、反应快速”的安全监管目标。

2 无人机系统优势

无人机是一种有自主动力驱动、机上无人驾驶、可控制、能重复使用、可携带多种设备、执行多种任务的航空器的简称。现今所说的无人机实质是指一个由无人驾驶飞行器、飞行控制系统、飞行任务载荷、地面控制系统（包括通信系统、监测系统、数据处理系统、收发装置）及维保团队所组成的复杂系统，通过电磁微波信号，地面控制人员能对无人机进行遥控、定位和跟踪。结合现有监管体系，无人机系统能胜任巡航执法、交通组织、应急搜救、溢油监测、航运统计及航标管理等多种任务。

2.1 监管能效高

由于无人机可以高空俯视，在相同距离及能见度下，无人机巡视辐射面积约为船舶的12倍，使用无人机巡航可有效提升海事巡航效能；因此，将无人机应用于海事监管辖区日常巡航执法，将能大大节省人力、船舶燃油等成本，同时可以迅速发现威胁通航安全和环境污染的不利因素，通过及时核查消除隐患。

2.2 实用性强

无人机因其机动灵活、体积小、质量轻及携带方便等因素而具有快速反应的能力，能胜任多种应急任务，如无人机可在短时间内抵达事故现场，并能低空匀速飞行，接近目标并对现场进行摄影及摄像，将获取的高分辨率图像、录像和高精度定位数据实时传送到指挥中心，避免因“信息延误”而造成生命财产损失。同时，若能有效利用船载无人机，通过船、机、地面指挥中心的协调配合，可提高应急反应效率，如发生溢油事故，可利用无人机进行溢油情况现场评估，更科学、合理地制定决策。

2.3 费效比高

无人机前期投入相对于其他海事监管方式而言较小（见表2），其采购成本仅为有人机的3%～4%。与有人机相比，无人机后期使用成本较低，油耗及维护成本更低（见表3）。如中小型无人机无需任何辅助装置即可在船载平台或基地码头起降，通过配备一定的机载设备便能完成各种任务，性价比较高。随着无人机技术的不断发展和进步，无人机系统的总体成本预计还将不断下降。

2.4 使用风险低

在突发应急事件及极端天气情况下，无人机可代替海巡船及有人机，及时赶到指定地点完成高风险及高强度任务。无人机在危险海域或恶劣天气下执行任务时，最恶劣的情况就是无法回收飞行器，几乎不会造成应急人员伤亡。

2.5 取证能力强

无人机对天气要求较低（8级风下正常飞行）、飞行速度较快、监控面积大，配合船载控制或中继，可有效扩大其航行半径并增加续航时间，因此能不间断地进行巡航执法、调查取证及溢油监控。同时利用无人机巡航采集数据可协助建立海上安全风险数据库，以提高事故预警，降低事故风险。

2.6 操作维护要求低

无人机操作员门槛较低，无需具备丰富的飞行经验，一般人员经过严格培训并通过考核获得资格证书后即可操作无人机。无人机的起降维护要求较低，不少专业无人机均可在强风环境下起降，且对起降空间要求低（如海事码头，海巡60级船均满足要求），不必建造专用基地及机库，日常维保人员数量较少，后期使用成本低。

3 可行性分析

在现阶段我国海事监管实际情况（包括宏观政策、岸线特点及装备水平）下，无人机系统更适于海事监管试点应用，其中主要在低空领域（300～ m）飞行的中小型无人机适宜在港区或近海替代海巡船及有人直升机进行海事巡航、安全监管及协助现场应急指挥等任务。[2]

3.1 能减少海事监管盲区

现有海事动态监管体系存在的盲区，可通过无人机系统（如配备机载VTS、AIS及光谱成像仪等）和海巡船与岸基动态监管系统配合扫除，每天不定时在港区监管，强化对通航密集及危险区监控，将有效减少监管盲区。同时，利用远程图像传输技术实时掌握辖区情况，及时发现通航安全隐患及船舶违法行为，结合海巡船现场执法，有效降低巡航执法成本并极大增强执法威慑力，能较好地适应新常态下的监管新要求。

3.2 能有效提高港区应急处置效率

尽管无人机巡航范围相对较小，载荷能力有限，但其（如中小型旋转翼无人机）具有垂直起降、空中悬停、中继接力、全向飞行及匀速机动等特点，可实现对目标近距离监视和跟踪，适合用于应急救助：（1）当发生海上交通事故时，无人机在先行抵达现场后，通过机载设备能及早锁定事故位置并实时拍摄现场情况，将现场状况回传指挥中心，为采取应急工作提供直接依据，同时通过指挥中心远程指令对现场进行协调控制，加强岸基与现场搜救力量的沟通，以提高应急救助率，减少不必要的损耗；（2）当发生油污事故时，无人机通过机载设备可以快速获取溢油区域及污染物方位等实时信息，迅速确定污染物走向，将相关信息传输到指挥中心以及时制定应急方案。同时无人机受昼夜及海况影响小，在溢油应急中具有重要作用，有助于完善船舶防污染联动机制，推进港区溢油监测及应急处置能力建设。

3.3 能有效破解海事执法及调查取证难题

现有无人机遥感监测技术具备各类信息采集能力（夜视、热成像及溢油探测等）；因此，无人机能及时发现并采集违法或事故证据，有效解决执法及事故调查中存在的获取证据难度大及证据时间性要求高等难题。[3]

3.4 能有效降低相關海事监管费用

中小型无人机前期投入较低，后期维护费用较少，通过与现有海事监管体系整合，可有效降低日常巡航执法及事故应急等相关开销。另外，无人机可替代执行其他任务，如海上航标巡检，通过对海上航标进行视频图像采集并及时传回，能使相关部门实时掌握航标情况，在提高航标管理效率的同时降低相关费用。

4 存在的问题

4.1 日常使用仍受到一定的限制

尽管近年来国家放开低空空域管制，但多数繁忙港口附近空域同时也是航空航道密集区；因此，无人机在海事监管辖区的使用仍可能存在阻力，如何采取措施突破相关限制将是海事无人机应用的关键。

4.2 信号传输受海洋环境和覆盖距离影响

海洋环境可能对无人机通信链路造成较大影响，如何确保信号传输的稳定性及精确性将是海事无人机应用亟待解决的问题。另外，无人机系统通信信号覆盖距离有限，在远离岸线发生突发事件时可能难以实时传输信号。

4.3 使用安全风险犹存

尽管无人机日常飞行于海上，人为安全风险低，但是在港区使用时仍可能发生与船舶及码头岸吊碰撞等问题。另外，无人机系统器械及电子故障风险犹存，如通信链路故障、飞行控制系统失灵，若无人机在港区失控，将威胁港区作业人员的生命及财产安全。

4.4 使用寿命受海洋环境和恶劣天气影响

高湿热、高盐度的海洋环境对无人机机体及机载设备存在一定的腐蚀性，这对电子通信要求较高的无人机系统带来严峻的挑战，而且在恶劣天气下执行任务将可能影响无人机的使用寿命。

4.5 缺乏相关的法律体系

我国无人机发展尚处于起步阶段，海事无人机系统缺乏法律体系作为保障。尤其是无人机使用管理缺乏相关规章制度，如通过无人机巡航采集视频电子证据就存在合法性问题。

5 意见和建议

5.1 建立和完善无人机系统顶层设计

无人机系统在海事应用所面临的诸多问题，究其原因是缺乏整体规划；因此，应在国家层面建立海事无人机系统顶层规划，在此框架下根据各地不同需求和实际情况，选择合适的无人机系统开展试点并积累实用经验，以点向面逐步推广应用，并不断完善相关机制以满足日益变化的海事监管需求。

5.2 建立合作机制，妥善解决空域管制问题

为确保无人机应用能起到预期效果，海事应与有关单位（空军、民航局）建立合作机制，解决无人机日常巡航存在的问题。前期通过报备飞行等方式，试行无人机定期定线巡航制，积累经验，待时机成熟后推广到全辖区（敏感区除外）不定期、不定线巡航，以发挥无人机系统的最大功效。

5.3 制定符合海事应用技术指标

无人机在实际应用中所遇到大部分技术问题（如碰撞、信号丢失）均可通过技术克服，其他技术特性问题（如微波通信不超过100 km）也可通过其他方式（如船艇、岸基中继）解决。相比而言，海事部门缺乏无人机系统应用技术指标，对该系统应用造成困难；因此，海事及相关单位应密切合作，结合已有经验为海事无人机系统使用制定相关技术指标。

5.4 构建基于无人机的立体监管体系

无人机系统只有与现有动态监管体系紧密整合，才能最大限度地发挥其功效。建立基于无人机的立体监管系统，除了需要补充建设无人机系统通信网络外，还需针对无人机系统所获取的信息数据建设相关数据库，构建数据交换平台，以实现数据的有效融合和资源的充分利用。

5.5 建立海事无人机管理部门

为应对无人机系统专业技术要求及维护需要，应建立专业海事无人机管理部门，管理无人机系统应用事宜（如制定无人机系统配置规定、无人机操作及维护守则等），建立无人机系统管理团队，保证无人机系统的日常使用、维护保养及事故处理等。

5.6 推进解决无人机所产生的相关法律问题

海事部门可参考交警、城管的电子执法模式，联合有关法律部门制定相关规章制度，推动解决无人机所产生的法律问题，有利于海事无人机系统的推广使用。

5.7 与其他先进系统协调配合

在智能海事背景下，无人机与无人船等先进系统相互配合将是必然趋势，无人船可替代海巡船作为升降平台，并为无人机巡航等提供保障服务；因此，二者结合将能解决无人机滞空时间及信号传输等问题，同时有效降低使用成本。

6 结 语

现代航运业的快速发展对海事安全管理提出了更高要求并带来更大挑战，将无人机系统引入到海事日常管理工作中，能有效提升海事装备水平，并为海事部门高效执行海上巡航和应急反应提供保障。从国外的发展经验及趋势来看，海事监管能力可随技术装备水平的进步而不断提高，未来海事监管系统必然是由包括无人机在内的具备灵活多元、快速反应及强有力应急能力的先进系统所组成。这不仅能完善我国海事动态安全监管体系，还能优化海上安全监管体系，对全面推进我国海事现代化具有积极意义。

参考文献：

[1] 黄鹏飞，周建文.无人飞机应用于海事监管的可行性研究[J].中国水运，2010（8）：46-48.

[2] 高学英，孙迪，刘胜利，等.我国沿海海事监管飞机布局配置[J].中国航海，2014（3）：85-89.

[3] 李德仁，李明.无人机遥感系统的研究进展与应用前景[J].武汉大学学报（信息科学版），2014（5）：505-513.

[4] 周伟，王林，成旭，等.无人机在海事监管救助中的应用[J].水运管理，2013（4）：22-24.