论文部分内容阅读
摘 要：针对当航标巡检维护方式存在的问题，介绍构建三维巡检维护保障的方案设想，分析应用、存在的问题及努力的方向。
一、现状
当前海口航标处航标巡检维护方式主要为遥控遥测电子、现场巡检两种方式。
遥测遥控监测系统可检测航标的电压、电流、位置以及灯质等情况。航标管理部门根据遥测采集的数据了解所监控航标设备状况，及时发现问题并处理。航标现场巡检主要依靠船舶靠近航标，航标维护人员爬上灯塔或浮标对航标进行检查，平均巡检一座航标需要2 小时左右。
二、应用分析
这两种巡检方式的结合，具有一定的积极作用，可迅速确定设备故障、有效降低降低维护成本、减少航标碰撞事故，为航标碰撞索赔工作提供依据。
但仍存在一些问题，主要表现为：
1.遥测遥控系统不稳定，会出现误报、误判等情况，无形中增加维护人员现场排查故障频次，徒增了工作量、耗费人力物力。该方式不具备可视化功能，无法对航标结构状态、涂色是否鲜明等实时监控。
2.人工爬塔有时因天气或是海况原因，无法开展巡检工作，导致巡检或是故障修复滞后。且当前一线航标工作人员老化严重、人力不足。
三、方案设想
海南建设自贸（港）区、对航标服务提出了更高的要求，而通过航标巡检及时发现航标故障、快速响应，这对提高航标导助航服务、充分发挥航标助航效能极其重要。
为解决当前存在的问题，提高航标维护效率，提出构建海上巡检、陆地遥控、空中监测的三维航标巡检维护保障体系设想，与现有航标管理手段相结合，大大提高航标管理效率，同时满足应对海上突发事件的需求。
基于现有的遥测遥控系统进行二次研究开发，构建航标三维的巡检维护保障系统，主要包括三大功能：
1.增建视频监控平台
前端在灯浮标、灯塔（桩）上或在重要港口区域安装摄像头、4G传输模块、视频编码器，根据环境不同，选择合适的视频监控设备选择合适的监控设备，包括高清红外激光球机、星光球机、黑光球机、超视距云台、热成像摄像机等。
监控中心在处机房部署流媒体服务器、数据服务器、解码器、存储服务器等设备，通过无线或是微波+有线传输相结合，将前端采集的数据传回到处中心平台。
监控终端安装视频综合管理软件，实现对全程各监控点多画面实时监控、录像、信息查询、报警处理等功能。要求监控摄像头具有高清、防腐蚀、防水、红外、透雾等特点，支持夜晚、大雾等恶劣天气监控、报警等功能，合理部署，实现全天候可视化监控。
2.建设基于无人机的航标巡检系统平台
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机遥感监测系统能够提供实时、高清的遥感影像，包括数字航空像片和视频影像，通过结合航标的物联终端数据和计算机网络技术实现数据实时和准实时传输。
随着科技的不断发展，无人机在各个领域中崭露头角。建设基于无人机的航标巡检系统平台，主要包括巡检管理、通信管理、数据分析、显示平台等几个模块组成。
巡检管理：主要包括为巡检前检查管理、巡检计划制定、航拍管理等。为无人机的起飞、巡航、降落路线进行参数设定与路径预设并为无人机装配任务要求所需设备。
通信管理：主要包括为系统平台与无人机的通信连接。
数据分析：航拍数据的分析、存档等管理。
3.显示平台
应用软件可同时支持PC机及安卓系统，服务器主要部署在内网网络，以VPN接入方式，通过网闸等安全措施与互联网互通，便于移动终端接入使用。根据角色分配权限，管理人员及维护人员通过终端显示平台，可以获取对应权限的数据。
四、应用分析
根据不同场景不同的功能应用，遥测遥控、视频监控、无人机三者互相配合使用，最大化充分利用资源，提高解决问题的实际能力。
1.应急保障。遥测遥控系统发出灯器熄灭、电压不稳等警报后，调取视频监控，进一步确认及排查故障。进一步提高故障报告的准确性，减少因误报而派人出工的机率，节省人力、物力。
2.事故取证。具备视频的存储、回放功能。发生航标碰撞时，遥测遥控系统碰撞轨迹回放及视频监控历史数据，弥补当前轨迹不可视的缺陷，为还原航标碰撞事件提供有力的证据。
3.远程指挥。在航标保养作业时，管理人员可通过监控实时查看作业现场，出现异常情况或是突发事件时，可为指挥人员远程指挥提供清晰的现场环境，提高决策的科学性。
4.航标巡检。应用无人机开展航标巡检，对航标位置、涂色鲜明及结构良好的进行评估，再结合遥测遥控采集判断灯光的正常与否，与传统方式相比，既可满足航标巡检需求，又可有效提高工作效率。
5.建设勘察。应用无人机对航标建设选址进行地形地貌的三维拍摄、航标配布的勘察等。该方法比传统的现场堪称更有助于对地形特征认知全面，选点精确，可有效缩短工作时间及节约了成本。
6.联动预警。在发生入侵等异常时，联动告警信息发送到管理人员手机，及时发现，并可通过远程发送语音或是播放报警鸣音等方式，起到震慑作用。
五、必要性分析
1.新形势的必然性。在海南建設自由贸易港、自由贸易试验区、面深化改革开放试验区、国家重大服务保障区等一系列国家重大战略的部署的新形势下，智能化建设航标、维护航标是必然趋势。
2.智慧航保的必然性。在交通强国的战略背景下，航海保障工作思路提出实施“互联网+”，推进航保信息化、智能化发展，建设三维航标巡检维护保障系统极有必要。
3.提高效率的必要技术手段。当前一线航标维护工人员老化、劳动力不足，传统的巡检维护方式已不能满足实际的工作需求，建设三维的航标巡检保障系统有效提高工作效率、缓解人员压力。
六、存在的问题及努力的方向
1.受到空中交通管制约束。无人机在飞行前要事先向航空管制处提交空域申请，并组织召开航空管制保障协调会，从而确定飞行时间、高度等内容。
2.运维制度的保障。需要出台相关的制度，对平台的使用、运行及维护管理提供制度保障。
3.无人机专业人才的缺乏。无人机作为一个新兴技术，需要一定的时间去培养该技术专业人才，包括无人机驾驶员的培训等。为应用提供人才保障。
七、结束语
新兴技术的推广应用需要一个过程，无人巡检、无人值守是未来的行业发展趋势，智能化、一体化将成为航保信息化发展的主旋律。海上巡检、陆地遥控、空中监测的三维航标巡检维护保障体系，是先进技术与传统管理的相互融合，这种模式的探索应用，将有效提高管理水平和工作效率。
参考文献
[1]高建丰.浅谈无人设备在航标巡检中的应用和展望[J].航海，2017，11
[2]邓祝森邓.无人机在航海保障中的应用研究[J].中国水运（下半月），2017，1
[3]杨和鑫.旋翼式交通监控无人机空域使用问题研究[J].中国科技博览，2011，9
[4]程鑫等.基于无人机系统的还是保障体系构架及发展规划研究[J].中国海事，2017，10
[5]张燕.浅谈无人机在航标巡检维护上的应用 [J].珠江水运，2017，10
（作者单位：海南省海口市交通运输部南海航海保障中心）
一、现状
当前海口航标处航标巡检维护方式主要为遥控遥测电子、现场巡检两种方式。
遥测遥控监测系统可检测航标的电压、电流、位置以及灯质等情况。航标管理部门根据遥测采集的数据了解所监控航标设备状况，及时发现问题并处理。航标现场巡检主要依靠船舶靠近航标，航标维护人员爬上灯塔或浮标对航标进行检查，平均巡检一座航标需要2 小时左右。
二、应用分析
这两种巡检方式的结合，具有一定的积极作用，可迅速确定设备故障、有效降低降低维护成本、减少航标碰撞事故，为航标碰撞索赔工作提供依据。
但仍存在一些问题，主要表现为：
1.遥测遥控系统不稳定，会出现误报、误判等情况，无形中增加维护人员现场排查故障频次，徒增了工作量、耗费人力物力。该方式不具备可视化功能，无法对航标结构状态、涂色是否鲜明等实时监控。
2.人工爬塔有时因天气或是海况原因，无法开展巡检工作，导致巡检或是故障修复滞后。且当前一线航标工作人员老化严重、人力不足。
三、方案设想
海南建设自贸（港）区、对航标服务提出了更高的要求，而通过航标巡检及时发现航标故障、快速响应，这对提高航标导助航服务、充分发挥航标助航效能极其重要。
为解决当前存在的问题，提高航标维护效率，提出构建海上巡检、陆地遥控、空中监测的三维航标巡检维护保障体系设想，与现有航标管理手段相结合，大大提高航标管理效率，同时满足应对海上突发事件的需求。
基于现有的遥测遥控系统进行二次研究开发，构建航标三维的巡检维护保障系统，主要包括三大功能：
1.增建视频监控平台
前端在灯浮标、灯塔（桩）上或在重要港口区域安装摄像头、4G传输模块、视频编码器，根据环境不同，选择合适的视频监控设备选择合适的监控设备，包括高清红外激光球机、星光球机、黑光球机、超视距云台、热成像摄像机等。
监控中心在处机房部署流媒体服务器、数据服务器、解码器、存储服务器等设备，通过无线或是微波+有线传输相结合，将前端采集的数据传回到处中心平台。
监控终端安装视频综合管理软件，实现对全程各监控点多画面实时监控、录像、信息查询、报警处理等功能。要求监控摄像头具有高清、防腐蚀、防水、红外、透雾等特点，支持夜晚、大雾等恶劣天气监控、报警等功能，合理部署，实现全天候可视化监控。
2.建设基于无人机的航标巡检系统平台
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机遥感监测系统能够提供实时、高清的遥感影像，包括数字航空像片和视频影像，通过结合航标的物联终端数据和计算机网络技术实现数据实时和准实时传输。
随着科技的不断发展，无人机在各个领域中崭露头角。建设基于无人机的航标巡检系统平台，主要包括巡检管理、通信管理、数据分析、显示平台等几个模块组成。
巡检管理：主要包括为巡检前检查管理、巡检计划制定、航拍管理等。为无人机的起飞、巡航、降落路线进行参数设定与路径预设并为无人机装配任务要求所需设备。
通信管理：主要包括为系统平台与无人机的通信连接。
数据分析：航拍数据的分析、存档等管理。
3.显示平台
应用软件可同时支持PC机及安卓系统，服务器主要部署在内网网络，以VPN接入方式，通过网闸等安全措施与互联网互通，便于移动终端接入使用。根据角色分配权限，管理人员及维护人员通过终端显示平台，可以获取对应权限的数据。
四、应用分析
根据不同场景不同的功能应用，遥测遥控、视频监控、无人机三者互相配合使用，最大化充分利用资源，提高解决问题的实际能力。
1.应急保障。遥测遥控系统发出灯器熄灭、电压不稳等警报后，调取视频监控，进一步确认及排查故障。进一步提高故障报告的准确性，减少因误报而派人出工的机率，节省人力、物力。
2.事故取证。具备视频的存储、回放功能。发生航标碰撞时，遥测遥控系统碰撞轨迹回放及视频监控历史数据，弥补当前轨迹不可视的缺陷，为还原航标碰撞事件提供有力的证据。
3.远程指挥。在航标保养作业时，管理人员可通过监控实时查看作业现场，出现异常情况或是突发事件时，可为指挥人员远程指挥提供清晰的现场环境，提高决策的科学性。
4.航标巡检。应用无人机开展航标巡检，对航标位置、涂色鲜明及结构良好的进行评估，再结合遥测遥控采集判断灯光的正常与否，与传统方式相比，既可满足航标巡检需求，又可有效提高工作效率。
5.建设勘察。应用无人机对航标建设选址进行地形地貌的三维拍摄、航标配布的勘察等。该方法比传统的现场堪称更有助于对地形特征认知全面，选点精确，可有效缩短工作时间及节约了成本。
6.联动预警。在发生入侵等异常时，联动告警信息发送到管理人员手机，及时发现，并可通过远程发送语音或是播放报警鸣音等方式，起到震慑作用。
五、必要性分析
1.新形势的必然性。在海南建設自由贸易港、自由贸易试验区、面深化改革开放试验区、国家重大服务保障区等一系列国家重大战略的部署的新形势下，智能化建设航标、维护航标是必然趋势。
2.智慧航保的必然性。在交通强国的战略背景下，航海保障工作思路提出实施“互联网+”，推进航保信息化、智能化发展，建设三维航标巡检维护保障系统极有必要。
3.提高效率的必要技术手段。当前一线航标维护工人员老化、劳动力不足，传统的巡检维护方式已不能满足实际的工作需求，建设三维的航标巡检保障系统有效提高工作效率、缓解人员压力。
六、存在的问题及努力的方向
1.受到空中交通管制约束。无人机在飞行前要事先向航空管制处提交空域申请，并组织召开航空管制保障协调会，从而确定飞行时间、高度等内容。
2.运维制度的保障。需要出台相关的制度，对平台的使用、运行及维护管理提供制度保障。
3.无人机专业人才的缺乏。无人机作为一个新兴技术，需要一定的时间去培养该技术专业人才，包括无人机驾驶员的培训等。为应用提供人才保障。
七、结束语
新兴技术的推广应用需要一个过程，无人巡检、无人值守是未来的行业发展趋势，智能化、一体化将成为航保信息化发展的主旋律。海上巡检、陆地遥控、空中监测的三维航标巡检维护保障体系，是先进技术与传统管理的相互融合，这种模式的探索应用，将有效提高管理水平和工作效率。
参考文献
[1]高建丰.浅谈无人设备在航标巡检中的应用和展望[J].航海，2017，11
[2]邓祝森邓.无人机在航海保障中的应用研究[J].中国水运（下半月），2017，1
[3]杨和鑫.旋翼式交通监控无人机空域使用问题研究[J].中国科技博览，2011，9
[4]程鑫等.基于无人机系统的还是保障体系构架及发展规划研究[J].中国海事，2017，10
[5]张燕.浅谈无人机在航标巡检维护上的应用 [J].珠江水运，2017，10
（作者单位：海南省海口市交通运输部南海航海保障中心）