无人机技术融入船闸管理的探索

1. 现状分析

1.1 管理现状

船闸管理存在点多、线长、面广的特点, 三级航道水面宽阔, 除桥梁和架空线缆外, 低空无碍航物, 航道周边无大功率信号干扰源, 可以确保无人机飞行安全和飞控信号不受干扰。

1.2 可行性论证

通过比选大疆、小米等国内众多无人机产品后, 选择了最具性价比的大疆无人机精灵3SE和精灵4。其最大水平飞行速度60km/h, 最大飞行时间25min。经过实测, 精灵3SE由于Wi Fi图传的距离限制, 在200m高度巡航能最远达到2000m, 满电续航20min。配置多块电池后, 续航能力更强。精灵4飞控和Lightbrige图传距离可达5000米, 性能更佳。卫星定位和电量保护自动返航功能, 确保了使用安全。综上所述, 无人机在船闸应用是可行的, 采购后需要按照国家规定完成登记注册。

2. 船闸管理应用探索

2.1 运行调度

船舶通过量大对运行调度带来了不小的压力, 调度人员针对每日船情、水情制定相应的调度方案, 高效安全地放行南来北往的货船和船队。

在通闸时间段内, 释放无人机至引航道和待闸船舶停靠区, 可代替排挡艇核准船名船号, 解决固定摄像头“看不全、看不清”的问题, 结合甚高频、分区广播、手机等通讯手段, 实现船舶实时动态监管, 对紧急情况及时发现和处置。

在船舶拥堵的时段, 可适时释放无人机, 实时获取上下游待闸区、停泊区和区域航段船舶流量动态, 为及时调整调度方案的取得第一手准确资料。

2.2 航道巡查

航道巡查是航道管理部门维护航产航权、保障航道安全畅通的重要手段。传统巡航采用航政艇、航政执法车、执法人员步行相结合的方式开展, 存在全年巡航频率不足、覆盖面不够、效率不高, 部分航段驳岸难以到达, 部分航道违法行为取证难, 存档资料不完备, 巡航成本高等缺陷。

《江苏省航道巡查工作规范》鼓励应用现代信息科技技术, 改进巡查方式, 提高巡查效果。近年来虽通过固定摄像头的巡查增进了巡查效率, 但也存在角度盲区、视距对焦和清晰度不佳、设点困难、费用高、维护难度大等问题。

按照预定优化的巡查路线, 使用无人机进行人工或自动航道巡查, 短短十余分钟就能完成对船闸闸室、上下游引航道、停泊区船舶的巡查, 实时图传记录高清视频、航拍照片, 并纪录GPS坐标位置。

一是可清晰观测并拍摄航道护岸、标志标牌等设施和航道周围相关设施情况, 针对如设施损坏、航道边坡侵占、边坡种植、船舶违停等事件, 能迅速锁定并摄录证据;二是能解决人、车、艇对无法到达的区域“去不了、看不到”的问题, 实现全覆盖;三是能获得实时航道现状图, 便于对临、跨、过河设施统计和违章碍航事件分析, 助力航道普查。

无人机的应用使得船闸“水陆空”三位一体架构的综合巡查成为可能, 任意地点起降与水面船艇巡查、地面步行巡查无缝衔接, 全方位、无死角, 互为补充, 效能倍增。

2.3 工程养护

无人机巡航在工程养护领域的辅助作用也非常大。它能为闸区绿化养护平面布局、建筑物屋面防水、助航设施管养等船闸养护管理工作提供可视的第一手判断依据。

2.3.1 闸区电子图

通过航拍得到的高清照片与CAD坐标图纸相契合, 可以获得闸区电子图和设备设施图, 继而丰富推动船闸电子图系统的发展。结合全景摄制和拼接技术, 还能够形成船闸虚拟全景航道图。

2.3.2 小修、中修和大修项目监管

对于船闸中小修项目的前期维修调研、施工检查和竣工验收, 在某些管理人员不便到达的高度和检查位置, 可释放无人机对建筑构或构筑物整体和局部进行现场检查, 对发现的问题进行拍摄并分析处理。

船闸大修时, 闸室内抽水完毕后, 可释放无人机进入闸室悬停开展细节检查, 人性化地提升工程技术人员的现场工作效能。

2.3.3 引航道设施的巡查

采取围绕飞行的方式对靠船墩、爬梯、驳岸结构和航标、标志标牌进行全方位查看, 及时分析、取证、研究、决策, 高效保障水工建筑物和航道附属设施的健康完好。

23.4现场记录

对船闸室外关键养护工艺、质量改进项目和创新研究技术进行现场跟踪拍摄记录, 供项目总结和标准化提供素材。

2.4 安全检查

无人机能有效构建船闸立体安全保畅机制, 为特殊地理位置、节制闸频繁调水和潮汐水位多变下的船舶安全畅通提供可靠保障。

2.4.1 应急抢险

遇到水上交通事故、船闸设施毁损等突发事件时, 应急就是与时间赛跑。如果还要调集准备车辆、船艇赶赴事故现场, 可能在决策上会有很大迟滞性。此时, 按照操作预案迅速放飞无人机到达事故上空, 通过同步图传的视频来获取第一手真实资料, 迅速决策组织施救或抢修, 能为应急抢险争取最多的时间, 使得各部门协调联动取得最大的安全效益。

2.4.2 应急演练

针对船闸应急预案开展演练时, 可通过无人机在空中辗转, 对多部门、多岗位联动的预案执行情况展开现场监督和效果检查, 同时可拍摄录制示范演练视频, 供职工观看学习。

2.4.3 应急指挥

随着航道信息化基础建设的深入, 江苏各市航道管理部门逐渐建成应急指挥中心。无人机可采集现场数据, 迅速将现场的视、音频信息传送到指挥中心, 跟踪事件的发展态势, 供指挥者进行判断和决策。机载摄像头能够迅速展开多角度大范围的现场观察, 具有不可替代的作用, 是一般监控设备无法比拟的。在将无人机直播视频接入视频矩阵后, 再通过流媒体服务器将其通过光纤网络传至应急指挥中心大屏, 这样坐镇指挥的领导就能观察到机动灵活的实时航拍画面, 第一时间做出分析和决策, 并将命令传达到基层处置单元。通过该技术的搭载, 可在应急指挥中心实现船闸全貌展示、安全监督检查、处置船舶堵档、护岸安全问题、引航道船舶事故、碍航物清查, 以及汛期高水位停航决策等。

2.5 专项活动

每年船闸会开展多种类型的专项服务活动, 涉及领导来访、开放参观、法制宣传、联合执法、环境治理、节日慰问、雷锋服务等各个领域。利用无人机对活动开展情况进行取景拍摄, 有助于收集珍贵的活动资料, 甚至制作宣传片, 提升船闸品牌形象。

3. 总结

鉴于无人机巡航具有节能环保优、巡查成本低、人员工作量小、反应速度快、应急能力强、空中视角广、悬停检查细致、监查效果优质、资料类型丰富、便于立即存档等诸多优点, 在船闸和干线航道开展无人机巡航将成为未来高效管理的新趋势、新常态。随着无人机飞控距离的进步, 船闸管理必将迎来无人机集控巡查的新时代。

摘要：无人机目前已在军事、航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域得以应用。本文以谏壁船闸为例, 探索无人机如何全面融入船闸管理。

关键词：无人机,船闸管理

参考文献

[1] 无人机低空摄影在内河航道信息化的应用《中国水运》, 2015 (12) :33-34

[2] 无人机在内河航道巡航中的应用《交通企业管理》, 2015, 30 (8)