无人机运用于杭州湾

卓婧　黄晓峰

摘 要 本文在分析杭州湾-钱塘江口的水文气象条件以及海事巡航搜救难点的基础上，探究利用无人机技术优势辅助水上监管，弥补日常巡航及救助工作中的不足，加强海空立体化巡航搜救能力。

关键词 无人机;杭州湾-钱塘江口;巡航搜救

中图分类号： U676.8                    文獻标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.002

0 引言

2008年的冰冻灾害中，我国第一次将无人机应用在救助工作中，取得了较好的效果。近年来，无人机应用于各级各类灾害现场，为救援工作提供非常可靠的支持。无人机在搜救方面的出色表现及其独特的优点使得无人机越来越受重视，与此同时，无人机相关技术也有了巨大突破[1]。

浙江省拥有得天独厚的海洋与河流资源，6400余公里海岸线。其中，杭州湾（闻家堰至澉浦河段）位于我国东部沿海经济带与长江经济带交汇的长江三角洲地区，全长122公里，是我国水运事业发祥地之一，向西可与兰溪、衢州等内河港口相连，向东可直达嘉兴、上海和宁波舟山港，是钱塘江江海联运的重要枢纽[1]。如何对该区域实施高效的监管和救助始终是海事工作的核心问题之一。2012年交通运输部海事局印发了《关于印发海事巡航救助一体化建设的指导意见》（海通航[2011]？946号），要求全面推进海事巡航救助一体化建设，不断提高海事公共服务的能力和水平。本文意在分析杭州湾特殊水文气象条件以及传统海事巡航的基础上，提出无人机辅助巡航搜救一体化的见解。

1 杭州湾水文气象条件[2]

杭州湾口属亚热带季风气候，东临太平洋，背靠欧亚大陆，全年气候温和，四季分明，雨量充沛，春季多海雾，夏秋多台风。

1.1 风况

冬季常风向为WNW-NNW;春季和夏季常风向为E-ESE;最大风速为35.0m/s，方向为NE，多年平均大于8级风日数为6d。每年7～9月易受热带风暴影响，台风平均每年3.3次，以在浙江直接登陆的台风对杭州湾口影响最大。

1.2 雾

每年12月至翌年4月为多雾期，一般都为早晨发雾，至上午10时前后即消失，多年平均雾日数为26.9d。

1.3 潮汐

杭州湾口潮汐属于不规则半日潮，潮差大，涨潮落潮时间长。

2 钱塘江河口海事巡航救助现状

由于钱塘江潮水的性质，一天两潮，超差大，水流急，水上交通的限制，海事执法会遇到各种因素的制约，这些因素对执法造成不小的困难。

2.1 现有搜救船艇与搜救水域特点不匹配

钱塘江河口汹涌恶劣的水势对船舶主体结构的安全性及车舵的操纵性能存在较大不利影响，为了确保搜救力量自身的安全，船艇前往现场需要避开涨潮时潮头期间和急流期间，无法保证实时出艇。就杭州海事局巡逻艇配备情况而言，只有海巡07998航速最快，设计最大静水航速33节，抗风等级9级，其余的巡逻艇无法在潮水退去前安全返航，且受吃水限制。此外，虽然经过多年治水围涂后河口主槽平面上趋于稳定，但由于沙坎顶点高程及形态没有明显变化、泥沙淤积等制约条件，钱塘江出海航道通航条件没有明显改善，公务船艇力量前往搜救现场需候潮通过多处浅滩，可参与搜救时间较短。

2.2 岸基监视不充分[3]

水面上固定监视设备设置难度极大，故杭州、嘉兴以及宁波三地海事管理的水面监控设备主要依靠码头、桥梁和高空建筑等岸上固定点对临岸水面状况进行实时监控;而非临岸的水面情况则是由VTS中心通过雷达、AIS等手段进行弥补，但信息量不够充分，不能全面、直观、完整地呈现水域状况。

2.3 执法准备时间长且出动成本高

杭州海事局巡逻艇码头位于复兴大桥下游浙江第一码头，巡逻艇从码头出发需1.5小时才可到达嘉绍大桥水域（亦或杭州湾水域），对于事故的及时处理存在不利影响。此外，在对辖区内从事危化货物运输的船舶进行监控时，出动海事船艇和执法船效率较低，人力、物力成本过高，由于钱塘江潮水大的影响，对相关污染事故的取证难度也较大。

3 无人机技术辅助海事监管的优势分析

3.1 协同性好，效率高

直接利用无人机进行近距离巡航，或者巡逻船搭载无人机巡航可以有效地弥补执法舰船速度、航程、视野等方面的不足。同时，对发现的相关事故的情况进行及时记录和保存，便于后续调查处理。利用无人机搭载任务设备，可实现航标的快速巡检，及时有效地发现航标是否存在异常工作，有效提升巡检效率。

3.2 机动性强

海上突发的险情对于时间的要求非常高，时间越短对于救助和事故处理就越有利。无人机的在快速性方面的优势则不言而喻，能够在事发后较短时间内到达现场，把高清视频和照片实时传送至监控中心，让指挥救助人员可以较快地了解情况，作出下一步的指示。另外，无人机可以在目标区上空低速飞行进行搜索，通过机载红外吊舱对有生目标进行探测，避免了由于人工搜索的不确定性而导致遗漏。此外，及时利用无人机投放救生圈可以第一时间让被救助者看到希望，一方面减小由于不会游泳而被淹死的可能，另一方面可以增加信心等待救援，提高搜救成功率。

3.3 视距范围大

作为海事而言，还承担着防止船舶造成海上环境污染的职责。船舶的海上油污排放，生垃圾的排放，活污水的排放以及压载水的排放等等，都是海事需要关注的。利用无人机搭载相关设备进行海面巡查，可大大提高对溢油的追踪和处理，减小海洋污染。同时，对于逐渐隐蔽化的夜间排污作业行为，无人直升机搭载多光谱成像雷达能够通过违法排污船只排放物体的温度、色值等信息确定排污行为。

4 杭州湾——钱塘江口水域开展无人机巡航与搜救的必要性及可行性

1）必要性：杭州海事局辖区所在的钱塘江流域是世界闻名的强潮流河段，该河段水文条件复杂，潮位低、水深浅、涌潮大、流速急，海巡艇日常巡航及搜救需根据水文情况乘潮进出，呈现明显的时段性，恶劣的客观条件严重制约了海事巡航监管及搜救工作的开展，难以满足巡航救助一体化的相关要求;无人机作为一种迅速发展的技术平台，以其机动迅速、投入成本低、维护操作简便、环保节能、没有人员安全风险等技术特点，能够很好地应用到海事监管中。无人机技术是将来监管的发展趋势，将其应用于海事监管及水上搜救，不仅能够大大提升海事监管能力，而且还能推进海事信息化发展水平。无人机系统在海事监视的应用，将进一步扩大观测系统的立体化，通过岸基无人机的长航时、定航线的濒海巡航，舰载无人机对海事船艇的监视范围的扩大和监视难度的降低，确保了海事监视系统全天候的运行，保证了我国对海洋执法的常态化、全覆盖、大数据的新时代要求[4]。

2）可行性：对于钱塘江河口水域段而言，其气象条件还没有达到海上的严苛性，对于无人机的飞行较为有利。随着技术逐渐成熟，无人机在性能和可靠性等方面都有了显著进步，也为无人机技术在海事领域的应用奠定了良好的技术基础。此外，5G技术的突破，为未来在多无人机控制，巡航搜救现场情况的图像视频实时传输等方面做好了技术铺垫。同时，低空空域政策支持逐步开放，也为海事领域应用无人机技术提供便利。再者，结合电子巡航，无人机巡航可以提升全面监控能力，减轻监管工作强度，节约监管行政成本，提高监管工作效率。

根据视距内海事监管所具有的特点，涉及海事监管的业务主要包括调查取证、应急反应、海上搜寻和救助、海上船舶溢油、排污监视等方面，且所获取的数据主要为视频和图片等成果，针对这些海事监管业务，考虑到目前无人机性能，可以考虑采用轻便、组装、起降方便的小型旋翼无人机。在应急情况下，风力不大的情况下，可以考虑采用大疆的INSPIRE系列产品（INSPIRE2.0，抗风10m/s，飞行时间23～27分钟，信号距离7km）。如在风力较大，雨天情况下进行海事监管，则可考虑大疆的经纬M200系列产品（M200，抗风12m/s，最长飞行时间27分钟，信号距离7km，可防雨）。

5 结语

从浙江海事局十三五规划方案以及近期（2025年前）建设重点来看，急需要进一步加强快速反应能力，加快推进中远程固定翼飞机，以及近岸小型无人机的建设，提升整个浙江沿海水域快速立体巡航和应急搜寻能力。

结合杭州湾--钱塘江实际情况，在巡航监管中引入无人机技术，利用无人机作为海巡艇的有效补充，可实现空中巡航监管，将传统的基于海巡艇的现场巡航模式与新的电子巡航模式相结合，以信息化监管为主导、现场处置为补充，进行水域通航组织、指挥和管控，可推动适合杭州湾-钱塘江海事监管体系的建设。无人机技术在水上搜救时，在船艇无法靠近及抵达的情况下，能够从空中进行准确分辨、定位，有利于为搜救指挥提供决策信息。在救助落水人员时可通过无人机递送牵引绳、携带气胀式救生圈进行投放，可有效提高落水人员获救率。

参考文献

[1]赵德灿.无人机在海上搜救中的应用[J].中国水运，2018.6.

[2]浙江海事局.《浙江沿海及主要港口航行指南》（2018年版）[M].2018.10.

[3]潘杨生.无人机系统在海事执法中的应用[J].世界海运，2018，41（10）：5-9.

[4]劉力，顾群，彭伟明等.基于无人机的海事立体监管系统体系框架研究[J].中国水运，2014（6）：54-55.