“陸?？仗臁北尘跋碌暮Ｊ聼o人機立體監管體系研究

陳慶華（山東海事局，山東 青島 266002）

一、引言

為加快建設交通強國，推進落實《國家綜合立體交通網規劃綱要》，交通運輸部海事局決定加快構建“陸?？仗臁币惑w化水上交通運輸安全保障體系。作為“陸?？仗臁币惑w化水上交通運輸安全保障體系中“空”基平臺的重要組成部分，海事無人機的配備和使用將大幅提升海事船舶動態監管、水上搜救應急和水上溢油監測能力[1]。構建海事無人機立體監管體系則是保障海事無人機監管效能充分發揮，“陸?？仗臁斌w系完整構建的重要手段。

二、現有海事監管手段及海事無人機優勢

（一）海事現有監管手段及問題分析

經過多年發展和建設，我國已初步構建了基于船舶自動識別系統（AIS）、船舶交通管理系統（VTS）、視頻監控系統（CCTV）、船舶遠程識別與跟蹤系統（LRIT）、海巡船艇和有人飛機的海事立體監管體系，但仍存在監管區域有盲點、溢油防污染監測手段不足、突發事件應急支援能力有限和建設運維成本高等問題[2]，主要裝備設施及問題分析如下：

1. 船舶自動識別系統（AIS）

AIS是工作在甚高頻（VHF）頻段，應用于船和岸、船和船之間的海事安全與通信的新型助航系統，主要用于對距岸50n mile以內裝有AIS船舶的識別與監視，存在被動探測易逃避監管、岸基AIS不能覆蓋中遠海、衛星AIS時效性差等問題。

2. 船舶交通管理系統（VTS）

VTS利用雷達、AIS、VHF以及船載終端等通信設施監控航行在港灣和進出港口的船舶，并為船舶提供安全信息，存在覆蓋范圍不足、微觀探測能力有限等問題。

3. 視頻監控系統（CCTV）

CCTV利用視頻技術探測、監視覆蓋區域并實時顯示、記錄現場圖像，主要視距覆蓋沿海重要港口碼頭、狹水道，存在覆蓋范圍小，獲取動態信息量有限等問題。

4. 船舶遠程識別與跟蹤系統（LRIT）

LRIT使用Inmarsat-c衛星轉發AIS相關信息，主要用于對裝有衛通C站的中國籍國際航行船舶的遠程識別與跟蹤，存在覆蓋船舶少、時效性差等問題。

5. 海巡船艇

海巡船是海事局行使職責的工作平臺，可以到達VTS、CCTV、岸基AIS等系統無法覆蓋或到達的水域，受船艇平臺限制，存在建設運維成本高、人力資源占用多、反應速度慢等問題。

6. 有人監管飛機

海事有人飛機可以彌補海巡船艇速度慢、監視范圍小的問題，可以快速到達指定任務水域完成現場監管、應急支持、溢油監測等任務，但是同樣存在建設運維成本高、起降場地要求嚴苛等問題。

7. 安全通信系統

主要包括VHF、岸基移動通信、衛星通信等系統，主要為海事監管和應急搜救提供通信手段，存在系統集成度不高、帶寬有限等問題。

（二）海事無人機優勢

海事無人機通過搭載光電設備、機載AIS、機載VHF、高光譜成像設備、對海搜索雷達、油污采樣設備等任務載荷實現巡航執法、行政檢查、搜救應急、船舶溢油（化學品）污染應急、通信中繼、海事保障和航海測繪等主要功能，具備以下顯著優勢：

1. 響應速度快

無人機具有體積小、重量輕、飛行速度快、起降場地要求低的特點，相對于與船艇和岸基監管裝備設施具有航速快、操控靈活的優勢，相對于有人飛機和衛星具有布配靈活、反應迅速的優勢[3]。

2. 覆蓋范圍廣

傳統船艇巡邏航速低、視野小、巡視間隔長，且受自然條件制約程度較大。海事無人機航速是海巡船艇的3～10倍，搭載任務載荷，借助空中俯視位置高、設備監控視界范圍廣的優勢，監管范圍相對海巡船艇呈級數擴大。

3. 運營成本低

從采購成本分析，海事無人機低于有人飛機和覆蓋同樣監管區域的海巡船艇；從培訓成本分析，海事無人機飛手等機組人員的培訓價格和培訓時長均低于有人飛機；從單位巡航成本分析，無人機單位航程油耗或電耗成本遠低于海巡船艇和有人飛機。

4. 安全風險低

雖然海巡船艇及有人飛機的安全系數很高，但在惡劣的天氣條件下，仍然存在墜機、船難等致執法人員傷亡的小概率事件。而無人機在執行任務時，僅需攜帶相關的任務載荷，即使因遭遇惡劣天氣或技術原因無法回收，也不存在人員安全風險[4]。

三、海事無人機立體監管體系構建

（一）總體架構

“陸?？仗臁币惑w化水上交通運輸安全保障體系是一個復雜的體系工程，需要統籌協調聯通各平臺監管設施、裝備和數據，優化重構監管業務流程。作為“空”基裝備，海事無人機立體監管體系不僅要考慮各機型間的業務統籌聯動，形成統一的海事無人機立體監管平臺，更要注重海事無人機同“空”基有人機、“?！被Ｑ泊Ш汀瓣憽被笓]中心等設施和設備的業務聯動和數據交換，實現“陸?？仗臁比w系的業務、數據、資源和裝備的聯動和數據的聯通。

目前是海事無人機進入加速配備和使用的關鍵時期，為高質量實施海事無人機立體監管，服務“陸?？仗臁苯ㄔO，同樣需要完善海事無人機安全評估體系和綜合管理體系，加強運維法律法規、人員隊伍建設和使用管理規程的研究。海事無人機立體監管體系總體架構，如圖1所示。

圖1 立體監管體系總體框架圖

（二）業務功能

立足于海事系統職責定位和業務需求，海事無人機立體監管體系業務功能主要涉及以下7大項：巡航執法、行政檢查、搜救應急、船舶溢油（化學品）污染應急、通信中繼、海事保障和航海測繪。

1. 巡航執法

優化巡航模式，統籌協調船艇和海事無人機之間、各類海事無人機間的巡航執法任務調配及通信聯動。具體包括：綜合巡航計劃管理，巡航內容管理，巡航任務執行等內容。

2. 行政檢查

優化行政檢查流程，統籌執法人員現場檢查和無人機遠程檢查任務調配及通信聯動。具體包括：行政檢查任務管理，檢查內容管理，檢查任務執行等內容。

3. 搜救應急

在現有搜救應急體系下，輔助開展搜救應急活動。具體包括：搜救任務管理，應急搜尋和定位，應急現場監控和通信，搜救物資的拋投等功能。

4. 船舶溢油（化學品）污染應急

在現有船舶溢油（化學品）污染應急體系下，輔助開展船舶溢油（化學品）污染應急。具體包括：污染監視監測，污染物的性質和數量判定，污染物采樣等活動。

5. 通信中繼

借助機載通信設備，拓展岸基通信范圍。具體包括：探測、識別遠海船舶信息，實現遠海船舶動態監控，遠海船舶VHF語音通話。

6. 海事保障

對相關水域進行動態感知和水上交通管控。具體包括：重大海上活動海事保障、態勢監控和交通管控，涉水單位聯合執法的服務保障。

7. 航海測繪

協助航保部門開展航海測繪。主要任務包括：檢查冰區結冰范圍，測量養殖區，海島、港口、航道等的測繪，海岸線、海島、港口的數字三維模型制作。

（三）物理架構

構建海事無人機立體監控體系，需要以指揮中心機構中樞，綜合監管指揮系統為業務應用中樞，實現無人機與現有裝備設施及系統的有效聯通、無人機數據與現有監管業務流程的有機融合，主要由以下幾部分構成：

1. 綜合監管指揮系統

主要實現現有AIS、VTS、CCTV、LRIT、海巡船艇等各類硬件設施設備及監管數據的整合、匯集和使用，統一的通信、軟件平臺的構建，實現精準到位、可視可控、順暢高效的海事動態監管功能。

2. 通信網絡

包括無人機測控所需專用測控網絡、衛星通信網絡，安全通信網絡（主要為VHF），移動公網，互聯網及海事專網，通過各網絡間海事無人機監管數據的傳輸實現無人機立體監管信息的機岸回傳、內外網交換[5]。

3. 各型無人機

按照業務覆蓋范圍和載荷能力，海事無人機主要分為中遠海大型無人機、近海中型無人機、近岸小型無人機、港區輕型無人機以及船載無人機，通過搭載各類任務載荷，實現監管信息的現場采集、存儲或回傳等功能。

4. 海事無人機輔助管理系統

作為海事無人機監管體系的綜合管理系統，主要完成海事無人機監管業務流程實施及優化、管理規程匯集及展示、監管數據存儲及調用和人才隊伍管理及培訓等功能，總體架構如圖2所示。

圖2 立體監管體系物理架構圖

四、結論及展望

隨著“陸?？仗臁币惑w化水上交通運輸安全保障體系的加快實施，海事無人機配備和應用將快速發展，無人機監管體系構建及融合成為大勢所趨。通過分析現有海事監管手段存在的問題及無人機優勢的基礎上，構建了以指揮中心為機構中樞，綜合監管指揮系統為業務應用中樞的海事無人機立體監管體系，將有效推動海事巡航監管模式的轉型提升，提高船舶動態管控、水上搜救應急和水上溢油監測能力。