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摘要：水面无人艇是一种能够在海洋环境下自主航行，并完成各种任务的小型水面运动平台，可以对海上航标巡检、损害评估、应急反应、节能减排提供有效的解决方案。利用无人艇获取的高分辨率遥感影像可以对辖区水域航标状况、通航环境以及海洋环境变化情况提供定量和直观的判断依据，与现有航标管理手段相结合，可以形成海上巡检、陆地遥测遥控、空中监控立体航标维护保障体系，同时满足应对海上突发事件的需求。
关键词：无人艇;遥感遥测;航标巡检;损害评估;应急监测
一、水面无人艇在航标领域的应用
虽然目前无人艇研制主要基于军事目的，但以其卓越的性能和性价比必将在涉水领域得到广泛应用。在航标领域，水面无人艇可以高速、高效、低成本地完成航标巡检、航标保护、航道监控、信息收集、应急反应等任务。
（一）航标维护管理方面。以大连航标处为例，2002年底航标数量117座，2013年达到349座（其中海上浮标228座），10年间航标数量增加了近3倍，而在岗职工人数却基本没变。各基层单位的灯塔工、航标工、DGPS操作工共计82人，其中五十岁以上46人，占一线职工总人数的51.11%。现有船舶5艘，船队总计46人，其中五十岁以上28人，占船员总人数的60.90%，一线职工年龄整体偏大，人员断层问题严重，航标维护管理形势严峻。传统的海上航标维护管理主要采用航标船定期海上巡检，受海况影响较大，且效率低、成本高、存在一定风险。近年来，随着遥测遥控等先进技术的应用，航标维护管理的科技因素和手段得到加强，对提高航标维护管理水平起到了积极的促进作用，但在效率、实时和直观上仍有欠缺。无人艇通过对海上航标进行视频图像采集并及时传回，能够使航标管理部门掌握海上航标实时情况，对情况的分析更加全面、准确，可有效提高航标管理效率。如果采用无人艇技术，许多海上航标巡检任务可以更多地由无人艇来完成，形成海（海上巡检）、陆（陆地遥控）、空（空中监管）三位一体监管模式，并最终实现全方位、全覆盖的航标维护管理体系。
（二）海上应急管理方面。近年来，通过防抗海冰灾害和应对“7.16”海上溢油的实战，我们深刻体会到，应对和处置海上灾害、突发事件仅仅靠主观能动性是远远不够的，装备和手段的欠缺在很大程度上制约了抗灾和应急反应的效果。
海上災害和突发事件的主要特征，一是突发性和难以预见性;二是破坏性;三是具有紧迫性。因为是突然发生的、非正常的、带有破坏性的事件，极易造成严重后果，所以在处理突发事件时，就带有紧迫性的特点。突发事件对应急管理的要求是：迅速判明情况，查明事件原因;实现快速响应，尽快到达现场;采取果断措施，实施正确指挥;进行紧急救援，防止事态发展;妥善安排善后，尽力减少损失。例如在防抗海冰灾害、海上清油时，由于无法获知海上浮冰和油污的准确位置，航标作业船舶只能且行且探，既影响了作业效率，又带来安全隐患。又如在处理海上养殖损害纠纷时，由于航标船无法进入养殖阀区，给现场取证带来影响。而在这些环节中无人艇都能够发挥出重要作用。具体说，无人艇在处理突发事件过程中的主要作用体现在以下方面：
（1）实现快速响应，在第一时间到达现场，迅速展开作业。无人艇机动灵活，可由母船或岸边直接放入水中，依靠遥控器或手提电脑就可以对其进行操控。依靠几十节的航速，无人艇可迅速到达现场。无人艇不仅能够有较快的反应能力，而且对环境和气象条件有较强的适应性，其抗倾覆性的艇体设计受阴、雨、雾、海浪等天气、海况条件的限制比航标船更小，能在恶劣海况条件下完成各项任务。
（2）采集现场数据，迅速将现场的视、音频信息传送到航标处运保中心，供指挥者进行判断和决策。无人艇通常配置的基本设备就是多媒体采集系统，负责完成视、音频数据的采集，通过无线传输方式，传输到母船或地面的接收机。其搭载的摄像机能够对视频数据进行编码压缩，以图像方式把视频数据送回控制中心。如果配置高清晰度的数码摄像机，能够对现场进行高质量的视频采集以及音频的实时采集，其数据传输距离可达数十公里。
无人艇平台相对无人机可搭载更多的设备，能方便地使用雷达、摄像机、照相机、热像仪、激光测距仪等各种载荷，通过智能化模块控制技术，能自动获取高清晰视频、数码照片。通过后期处理，生成的数码影像可为应急设标、航标搜寻、灾害评估（如海冻灾害）、调查取证（如养殖损害纠纷）、突发事件（如海上溢油）的应对提供可靠的决策依据，使措施更加及时、正确，反应更加迅速，地面指挥、航标船和各类人员的协调也会更加充分。
（3）跟踪事件的发展态势，帮助指挥中心实施不问断指挥处理。由于无人艇的使用方便快捷、续航力强，到达现场之后能够迅速展开工作，可以长时间、不间断地跟踪事件的发展，利于指挥中心及时掌握事件态势。在追踪海上情况态势方面，由于其艇体小，速度快，操控容易，机动性好，视野宽阔，可抵近观测，获取的信息分辨率高、实时性强，具有航标船和其它方式无法比拟的优点。
（三）节能减排方面。航标船舶是航标处能源消耗大项，海上航行每小时耗油0.15～0.2吨，以一次3小时巡检为例，可耗油0.45～0.6吨，而使用无人艇执行同样的巡检任务可大大降低能耗，节能减排效果十分显著。
二、应用范例
智能水面无人艇较水下机器人、无人飞机、陆地机器人等的研发起步晚，但是发展迅速。事实上，我国无人艇研究在近年来取得了长足的进展，也形成了推动无人艇技术发展的专业技术队伍。
（一）2008年沈阳航天新光集团与中国气象局大气探测技术中心共同研发出“天象一号”无人船，为青岛奥帆赛提供气象保障任务。为实践“科技奥运”理念、服务奥帆赛气象保障任务，沈阳航天新光集团与中国气象局大气探测技术中心共同研发出“天象一号”无人船气象探测系统，该系统由两部分组成：一是海上无人探测平台，即“天象一号”的无人船;二是地面控制系统。据介绍，“天象一号”无人船在船体设计上有一种自稳定功能，满足高海况下工作能力，该无人船还配备有可靠的动力系统，作为气象探测的无人船航程可达数百公里，一次可以在海面作业二十天左右，填补了中国海洋气象动态探测空白，对应对海洋突发事件和在海洋、大型湖泊等方面的环境监测以及灾害预警等具有重要意义。
（二）2010年武警上海总队研制的“水上无人巡查艇”被成功用于上海世博会水域安全保障任务，提高了世博会水域安全系数。
三、推广前景、市场分析和经济效益
高速无人艇有很强的机动性和智能化，能够在无人操作的情况下完成各种指定任务。基层航标处（站）如果配置无人艇，对于航标领域将是一次装备方面的革新。无人艇可以凭借其智能系统形成对海上航标以及辖区复杂水域、重要节点助航环境的日常巡检、监管，实时将航标和环境状况反馈到母船或岸基控制台，而且还可以避免人员伤害。水面无人艇造价相对低廉，可重复使用，且使用和维护费用低，一次性投入，多年受益。与航标船相比，其性价比更高，可部分取代航标巡检船完成海上航标巡检，航标保护、搜寻，应急管理等信息搜集任务。于此同时，由于减少了航标船舶的出航次数，大大降低了能源消耗量和污染物排放，产生的经济和社会效益显著。
参考文献：
[1]柳晨光，初秀民，吴青等.USV发展现状及展望.中国造船.2014.55（4）：194—205
[2]刘文远.航天新光无人船奉献科技奥运.航天工业管理.2008（8）：46—47
[3]熊亚洲，张晓杰，冯海涛等.一种面向多任务应用的无人水面艇.船舶工程.2012.34（1）16—19
（作者单位：北海航海保障中心大连航标处）
关键词：无人艇;遥感遥测;航标巡检;损害评估;应急监测
一、水面无人艇在航标领域的应用
虽然目前无人艇研制主要基于军事目的，但以其卓越的性能和性价比必将在涉水领域得到广泛应用。在航标领域，水面无人艇可以高速、高效、低成本地完成航标巡检、航标保护、航道监控、信息收集、应急反应等任务。
（一）航标维护管理方面。以大连航标处为例，2002年底航标数量117座，2013年达到349座（其中海上浮标228座），10年间航标数量增加了近3倍，而在岗职工人数却基本没变。各基层单位的灯塔工、航标工、DGPS操作工共计82人，其中五十岁以上46人，占一线职工总人数的51.11%。现有船舶5艘，船队总计46人，其中五十岁以上28人，占船员总人数的60.90%，一线职工年龄整体偏大，人员断层问题严重，航标维护管理形势严峻。传统的海上航标维护管理主要采用航标船定期海上巡检，受海况影响较大，且效率低、成本高、存在一定风险。近年来，随着遥测遥控等先进技术的应用，航标维护管理的科技因素和手段得到加强，对提高航标维护管理水平起到了积极的促进作用，但在效率、实时和直观上仍有欠缺。无人艇通过对海上航标进行视频图像采集并及时传回，能够使航标管理部门掌握海上航标实时情况，对情况的分析更加全面、准确，可有效提高航标管理效率。如果采用无人艇技术，许多海上航标巡检任务可以更多地由无人艇来完成，形成海（海上巡检）、陆（陆地遥控）、空（空中监管）三位一体监管模式，并最终实现全方位、全覆盖的航标维护管理体系。
（二）海上应急管理方面。近年来，通过防抗海冰灾害和应对“7.16”海上溢油的实战，我们深刻体会到，应对和处置海上灾害、突发事件仅仅靠主观能动性是远远不够的，装备和手段的欠缺在很大程度上制约了抗灾和应急反应的效果。
海上災害和突发事件的主要特征，一是突发性和难以预见性;二是破坏性;三是具有紧迫性。因为是突然发生的、非正常的、带有破坏性的事件，极易造成严重后果，所以在处理突发事件时，就带有紧迫性的特点。突发事件对应急管理的要求是：迅速判明情况，查明事件原因;实现快速响应，尽快到达现场;采取果断措施，实施正确指挥;进行紧急救援，防止事态发展;妥善安排善后，尽力减少损失。例如在防抗海冰灾害、海上清油时，由于无法获知海上浮冰和油污的准确位置，航标作业船舶只能且行且探，既影响了作业效率，又带来安全隐患。又如在处理海上养殖损害纠纷时，由于航标船无法进入养殖阀区，给现场取证带来影响。而在这些环节中无人艇都能够发挥出重要作用。具体说，无人艇在处理突发事件过程中的主要作用体现在以下方面：
（1）实现快速响应，在第一时间到达现场，迅速展开作业。无人艇机动灵活，可由母船或岸边直接放入水中，依靠遥控器或手提电脑就可以对其进行操控。依靠几十节的航速，无人艇可迅速到达现场。无人艇不仅能够有较快的反应能力，而且对环境和气象条件有较强的适应性，其抗倾覆性的艇体设计受阴、雨、雾、海浪等天气、海况条件的限制比航标船更小，能在恶劣海况条件下完成各项任务。
（2）采集现场数据，迅速将现场的视、音频信息传送到航标处运保中心，供指挥者进行判断和决策。无人艇通常配置的基本设备就是多媒体采集系统，负责完成视、音频数据的采集，通过无线传输方式，传输到母船或地面的接收机。其搭载的摄像机能够对视频数据进行编码压缩，以图像方式把视频数据送回控制中心。如果配置高清晰度的数码摄像机，能够对现场进行高质量的视频采集以及音频的实时采集，其数据传输距离可达数十公里。
无人艇平台相对无人机可搭载更多的设备，能方便地使用雷达、摄像机、照相机、热像仪、激光测距仪等各种载荷，通过智能化模块控制技术，能自动获取高清晰视频、数码照片。通过后期处理，生成的数码影像可为应急设标、航标搜寻、灾害评估（如海冻灾害）、调查取证（如养殖损害纠纷）、突发事件（如海上溢油）的应对提供可靠的决策依据，使措施更加及时、正确，反应更加迅速，地面指挥、航标船和各类人员的协调也会更加充分。
（3）跟踪事件的发展态势，帮助指挥中心实施不问断指挥处理。由于无人艇的使用方便快捷、续航力强，到达现场之后能够迅速展开工作，可以长时间、不间断地跟踪事件的发展，利于指挥中心及时掌握事件态势。在追踪海上情况态势方面，由于其艇体小，速度快，操控容易，机动性好，视野宽阔，可抵近观测，获取的信息分辨率高、实时性强，具有航标船和其它方式无法比拟的优点。
（三）节能减排方面。航标船舶是航标处能源消耗大项，海上航行每小时耗油0.15～0.2吨，以一次3小时巡检为例，可耗油0.45～0.6吨，而使用无人艇执行同样的巡检任务可大大降低能耗，节能减排效果十分显著。
二、应用范例
智能水面无人艇较水下机器人、无人飞机、陆地机器人等的研发起步晚，但是发展迅速。事实上，我国无人艇研究在近年来取得了长足的进展，也形成了推动无人艇技术发展的专业技术队伍。
（一）2008年沈阳航天新光集团与中国气象局大气探测技术中心共同研发出“天象一号”无人船，为青岛奥帆赛提供气象保障任务。为实践“科技奥运”理念、服务奥帆赛气象保障任务，沈阳航天新光集团与中国气象局大气探测技术中心共同研发出“天象一号”无人船气象探测系统，该系统由两部分组成：一是海上无人探测平台，即“天象一号”的无人船;二是地面控制系统。据介绍，“天象一号”无人船在船体设计上有一种自稳定功能，满足高海况下工作能力，该无人船还配备有可靠的动力系统，作为气象探测的无人船航程可达数百公里，一次可以在海面作业二十天左右，填补了中国海洋气象动态探测空白，对应对海洋突发事件和在海洋、大型湖泊等方面的环境监测以及灾害预警等具有重要意义。
（二）2010年武警上海总队研制的“水上无人巡查艇”被成功用于上海世博会水域安全保障任务，提高了世博会水域安全系数。
三、推广前景、市场分析和经济效益
高速无人艇有很强的机动性和智能化，能够在无人操作的情况下完成各种指定任务。基层航标处（站）如果配置无人艇，对于航标领域将是一次装备方面的革新。无人艇可以凭借其智能系统形成对海上航标以及辖区复杂水域、重要节点助航环境的日常巡检、监管，实时将航标和环境状况反馈到母船或岸基控制台，而且还可以避免人员伤害。水面无人艇造价相对低廉，可重复使用，且使用和维护费用低，一次性投入，多年受益。与航标船相比，其性价比更高，可部分取代航标巡检船完成海上航标巡检，航标保护、搜寻，应急管理等信息搜集任务。于此同时，由于减少了航标船舶的出航次数，大大降低了能源消耗量和污染物排放，产生的经济和社会效益显著。
参考文献：
[1]柳晨光，初秀民，吴青等.USV发展现状及展望.中国造船.2014.55（4）：194—205
[2]刘文远.航天新光无人船奉献科技奥运.航天工业管理.2008（8）：46—47
[3]熊亚洲，张晓杰，冯海涛等.一种面向多任务应用的无人水面艇.船舶工程.2012.34（1）16—19
（作者单位：北海航海保障中心大连航标处）