新《海安法》背景下海事无人机和海上网络在海区巡查执法中的探索研究

张志强 董健华

摘  要：2021年9月1日，新修订的《中华人民共和国海上交通安全法》（以下简称“新《海安法》”）正式实施。面对新形势和新法律带来的新要求，海事部门要有所针对地使用新型执法手段和途径，改变海区巡查执法上的短板和不足，使得海区巡查执法工作更加顺畅和高效。

关键词：新《海安法》;海区巡查执法;无人机;海上网络

1 研究背景

海区巡查执法作为海事部门最重要的执法手段，对打击违法和违规海上运输活动有着举足轻重的震慑作用。由于旧《海安法》对于违法违规的海上运输的打击力度和违法成本不匹配，且违法违规的手段日趋多样化，传统的海区巡查执法成本增大，执法效率下降，参与海上违法违规运输的相对人员和海事部门的“斗法”也日益白热化。新《海安法》出台恰逢其时，从执法规范、执法力度和执法保障上都做了大幅调整。为了适应这些变化和调整，落实新《海安法》，海事部门也必须有先进的执法手段和技术与之相匹配。

2 当前海区巡查执法面临的主要问题

2.1 配备的海事巡逻艇相对落后

国内执行海事巡查执法任务的海事巡逻艇普遍船龄偏大，较为落后。以洋山港海事局的“海巡0108”和“海巡0109”为例，“海巡0108”建造完工时间为1993年9月9日，为40 m型巡逻艇，设计航速为14.5 kn，总吨375，抗风等级为8级;“海巡0109”建造时间为1998年3月18日，为40 m级巡逻艇，设计时速为14 kn，总吨330，抗风等级为8级。“海巡0108”船龄为28年，“海巡0109”船龄为23年。经过多年的使用和自然损耗，2艘巡逻船的航速和船况均不同程度地下降，2艘艇的最高速度均保持在12 kn左右。与此同时，现在营运的商船不管是在造船的工艺先进程度上、技术提升上，还是在新旧程度上，都相比以前有天壤之别，不仅船龄相对比较低，而且造船工艺和设备装备先进，船速一般也比较快，以上这些优点对我国的航运有序发展有巨大促进作用，但是有些不法分子利用这种船舶技术上带来的优势进行违规操作，违法参与海上运输，规避海事监管，对海事部门的巡查执法工作形成了巨大的挑战。

2.2 执法难度加大

新《海安法》第九十条规定：海事管理机构对船舶、海上设施实施监督检查时，应当避免、减少对其正常作业的影响。除法律、行政法规另有规定或者不立即实施监督检查可能造成严重后果外，不得拦截正在航行中的船舶进行检查。海事巡逻艇在海上巡查执法时，对于离巡逻艇近距离且存在明显违法证据、容易采集的违法违规船舶的取证相对容易，但对于违法违规证据不明显，需要长时间跟随取证的现代化商船来说，难度比较大，比如船速上存在的明显差异。新《海安法》明确表述了在证据不足的情况下是不允许令其减速停航的，这需要通过海上甚高频进行沟通，但并非每一艘船都会积极配合，那么在对方船舶不配合的情况之下就必须抵近跟随、拍照和视频取证。以“海巡0108”和“海巡0109”为例，最高船速才是12 kn左右，那么对于相对远距离且船速比较快的船舶，海巡艇很难及时到达抵近拍照，视频取证更是难上加难。

2.3 执法效能捉襟见肘

以洋山港海事局为例，洋山港海事局所管辖水域面积4 084 km2，陆域岸线超100  km，辖区航道多、客渡船多、危险品船多、大型集装箱船多、重点工程多、恶劣天气多。该局还承担对东海大桥这座上海的海陆物资物流“生命线”的水上安全保障工作，任务相对艰巨。面对海域大、风险源多、执法力量相对不足的难题，虽然想尽办法合理安排巡航线路、覆盖重点巡航要素、强化人员素质提升，但是执法效能还是不能充分发挥，有时还面临捉襟见肘的尴尬局面。

2.4 执法支持性手段相对落后

新《海安法》第八十九条规定：海事管理机构实施监督检查可以采取登船检查、查验证书、现场检查、询问有关人员、电子监控等方式。但是海事巡查执法有其特殊性，特别是电子化等现代化巡查執法手段在海区特别是相对离陆地较远的海上所要求的技术参数和效果和在陆地上相比无法相提并论。在海域开展执法活动，即使有先进的设备、先进的软件和先进的想法，但是如果开展执法所在的海域没有网络，一切的先进执法手段和执法效能都会大打折扣。网络信号不佳对执法人员的执法形成了巨大挑战，虽然“海巡0109”配备了海上宽带，但仍然存在着信号不稳定的问题，并且有离岸距离和网络扇形覆盖面的限制，超过一定的离岸距离或扇面覆盖不到，宽带网络信号就会中止，个人携带的移动手机网络信号也差强人意。因为现在都是要求全程电子化执法，如果没有网络，执法人员采集的证据就无法上传到执法终端，相应的执法任务就会在时间上大大增加，有的执法人员休息和饮食也无法得到保证，因为有的执法过程正好赶在吃饭的时间，很多执法人员都是在平常就餐时间结束后的数小时才能得以就餐，且证据的上传具有时效性，虽然执法人员也在尽全力保证执法任务的完成，但长此以往对执法人员的身心健康也会形成巨大的挑战。

3 新技术的相关描述

科学技术的不断发展，一些新兴事物的出现，在满足新《海安法》的最新要求的基础上对海区巡查执法具有一定的借鉴意义。

3.1 无人机

无人驾驶飞机，简称“无人机”，英文缩写UAV，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，或者是由车载计算机安全地或者间歇地自主地操作。

低成本地制造使用。由于无人机体积较小，重量也较轻，成本很低。由于重量轻，油耗也低，与有人机相比，运行成本也大大降低;无人机不仅比有人机简单得多，而且可以长期保存在仓库里，使用维护费用大大减少。

就飞行而言，无人驾驶飞机训练与有机体不同。有人机，飞行员必须在空中飞行，一次飞行要消耗大量的费用，而无人驾驶飞机可以在虚拟的座舱内通过操纵键盘进行训练，虚拟训练系统的成本大大降低;与此同时，无人机操纵员可同时控制几架甚至几十架的无人机，但飞行员不可能在空中一个人驾驶两架飞机，因此飞行员的培训费用可以大幅降低。综上所述，无人机的使用成本非常低。

地面保障要求低，机动性强。无人驾驶飞机不需要专用跑道和大量的地面维护，起降条件和维护保障要求较低。能够在更小的地方起飞、回收，甚至在船只、石油平台上起飞和回收。

较小的安全风险系数。因为 UAV是地面遥控或程序飞行，所以人员不必升空。有人机的安全系数虽然很高，但还是有小概率的机毁人亡事件发生。而无人机最多是发生意外无法回收，或者回收不当偶有损失，但不存在人员安全风险。

UAV通常比有人驾驶飞机更适合于急难险重的任务。根据应用领域，无人机可以分为军用和民用。军事上，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+工业应用前景看好，目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快件运输、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、制造等领域的应用，大大拓展了无人机本身的用途。

3.2 海上无线宽带通信系统

MBR （marine broadband radio）海上无线宽频通信系统，利用岸基雷达站上的180°天线，发射与船载360°全向接收天线联通，即使传输路径中有隔板，也可以定向稳定传输低时延信号。MBR型船艇可以在海上接收25 n mile范围内接收岸基信号，也可以在15 n mile范围内作为中继站提供覆盖半径15 n mile的信号覆盖，可以进行船队组网、联合海事执法单兵设备等。宽频通信卫星用 KU波和 A波对数据、图像、视频、语音等进行处理和传输，提供多应用、高带宽的因特网接入和应用。海上宽带卫星与传统海事卫星最大的区别在于，从低速率、高收费的单通道数据传输和语音业务转变为高带宽、多通道海上互联网和多媒体应用。为海上通信提供高质量、大容量的交互式通信服务，推动了海上通信的发展。

目前，五大海上无线宽带网络架构如下：

基于无线mesh的网络架构。无线 mesh具有多跳、自组织、自愈等特性，是一种高速、大容量的分布式网络。

基于Ad Choc的网络架构。Ad Choc 自组网具有无中心、自组织、动态变化的网络拓扑结构、自动配置、多跳路由等特点，但也存在无线传输受限、安全性差、移动终端的局限性、存在单向无线信道等缺点。

基于Maxim的网络架构。Maxim技术相对于传统的无线通信基数具有传输距离、接入速度快、系统容量大、提供多种多媒体通信服务等优点，但该技术是基于 IEEE802.16标准，从标准上讲无法支持在移动过程中无缝切换。

基于DTN技术的网络架构。DTN网络以传输数据速率高、覆盖范围大、接收端和发送端不存在端到端路径、采用存储转发方式传递等优点，但这种网络延迟长、节点资源有限、上传下载速率不对称、低信噪比和高误码率等因素限制了该技术的广泛应用。

基于LTE的网络架构。LTE网络具有较高的稳定性、较高的实时性、抗干扰性、准确性和保密性，便于机动组网。但是由于频率资源短缺，很难得到当地无线电管理部门的频率使用许可，因此在应用推广上存在较大的问题。

4 对当前海区巡查执法面临问题的解决办法

4.1 利用海事增强型无人机配合巡逻艇巡查执法

利用海事增强型无人驾驶飞机进行调查取证和应急处置，可确保快速反应，及时调查，防止肇事船舶逃逸。通过机载摄像机、照相设备也能记录保存证据，便于调查处理。对无人驾驶飞机进行巡航、监控，陆域巡航、巡逻艇与无人机相结合，建立一套完整的海陆空立体监控系统，有利于提高海事监管效率。通过覆盖负责管理的区域，增强海上执法效果，更好地维护国家权益。

海域内船舶活动距离海岸较远，相对分散，使用海上巡逻艇进行巡逻时，航速低，视野小，间隔时间长，而且受自然条件的限制，只能进行线性管理，呈带状覆盖。如果使用携带任务装备的无人机进行巡航，巡航速度可以达到巡逻舰的3～10倍;借助空中俯视位置高、设备监视视界宽等优势，无人机监管范围相对于巡逻艇而言呈级数型。特别是将一定数量的船舶与飞机相结合，发挥各自的优势，可以有效地实现对“面”的监视和“点”的控制，同时可减少不必要的初期投入和庞大的维修费用。

海上救援可利用无人驾驶飞机快速抵达现场，在目标区上空低速搜索。机载任务设备发现目标后，及时通知指挥中心，为救援直升机等指示目标，并将现场情况实时（或延迟）发送到指挥中心，指挥直升机、救助船只及过往船舶协同实施救助，因此使用無人驾驶飞机可以大大提高救援等任务的成功率。

对于溢油应急行为来说，海上溢油发生后的最初几个小时是最有效的作业时间，扩散后就变的难以清除。由于无人驾驶飞机在监测成本、天气适应性和操作方便等方面具有明显的优势，可以使用无人驾驶飞机，设定巡航路线，对航区进行巡航监控，及时发现溢油情况。另外， UAV的动态高空图像还可以为清理人员提供实时的漏油扩散信息（泄漏范围、厚度和扩散轨迹等）。UAV可以有效弥补航空和卫星遥感监测的诸多不足，是对传统的海事部门的监测系统起到很好补充和提升作用。

航海保障的主要手段是航标，我国近海有许多重要灯塔、灯桩位于孤岛之上，点多、线长、分散，交通不便，补给和维护十分困难。通过配置无人机的巡检任务设备，可实现对航标进行快速巡检，及时有效地报告航标工作状态，避免无目的巡检，提高航标正常率。

4.2 利用海上无线MESH自组网解决海上网络不稳定的问题

海洋中存在许多不确定因素，再加上出海后离海岸较远的距离，一般通信讯号都会被中断，更使人失去对出海巡逻艇上的网络的远程使用，前方的信息也无法及时回传。Mesh无线自组织网络能在短时间内实现快速组网，使出港的海事部门的巡逻艇能够始终与指挥中心保持联系。指令可以及时传达，前方情况也可以通过自组网实时可视化的视频回传，便于指挥中心作出合理的判断，如图1所示。

启动设备后，可以快速搜索并发现附近的其他设备，无须预先规划和配置网络，即可自动组网。而当其他节点加入已有节点时，新设备就会以直连或跳转的方式与原有网络融合为一个更大的网络，从而使整个网络的正常工作不再依赖于任何一个节点。频率可灵活配置，使设备在面对多变、复杂、灵活的环境下仍能保证正常的通信工作和数据业务。实践中，如果一个节点发生意外而造成业务中断，网络将重新选择一条链路继续传输数据，以保证业务的正常运行。新的无线自治网络设备可直接连接到原始网络中，如果某一个节点在网络覆盖范围之外，还可以利用其他节点作为中继点，让它进入网络。可以在辖区岛屿增设无线网络中继设备扩大网络传输距离，由于洋山港海事局管辖水域面积广大，增设中继点就可让网络信号在保证稳定的前提下实现辖区的全覆盖，不仅可以解决与指挥中心的协调联动，还可让海上取证执法工作更加顺畅和快速地开展。

4.3 海事巡逻艇配备增强型无人机

单纯的巡逻艇海区巡查执法航速低，覆盖面有限，在面对广大海区时执法效率有限的缺点就得通过借助外力进行补足。因此，除了可以在陆地上装备无人机机库外，还可在海事巡逻艇上配备网络增强型海事专用无人机，可以对无人机进行定制，针对海事的执法要素和执法特点，让无人机生产厂商有针对性地对无人机进行有效编程，增加高清可变焦和红外线热成像摄像头，增加探照灯等夜间执法要素和部件。针对海区海上经常有大风和恶劣天气，有针对性地增强无人机的抗风等级。在人员救助方面，可以让无人机增加载荷量，比如：可以载重救生衣救生圈等简易型救生设备在巡逻艇上起飞，进行迅速且精准的投递和救援。 还可以在无人机上加装网络接受的增强模块，既可以增加无人机的巡查执法距离，同时可以保证对取证要素和实时图像的远距离流畅传输，从而增强了巡查执法效能，可以让传统的海事巡逻艇执法如虎添翼。

4.4 加快培训和培养海事无人机驾驶员和网络维护员

配备精良先进的执法装备和执法支持设施固然重要，但设备需要人员进行操作和维护。这就需要加快培养海事队伍自己的无人机驾驶员和网络设备维护人员，特别是针对专用网络增强型海事无人机的充分使用和深化开发。除了安排人员考取相关的无人机驾驶证书以外，要针对海事无人机的特点制定出专门的理论课程和实操课程，并且纳入对这些人员的专业考试和绩效考核，建立培训体系和知识更新。与无人机培训机构联合制订海事无人机的专业教材和模拟器软件，建立证书的等级制度。另外，在对海事无人机的使用过程中和经验积累期，注重对现有功能熟悉和熟练操作的同时，不断地针对在实际和实践操作中发现的问题和短板及时予以跟进，不断提出完善和修改建议。

加强对海事网络维护人员的建设，做好对网络交换机、服务器、路由器的设置、维护及管理，确保各种设备的高效、正常运行;为海事网络用户提供技术支持和咨询，及时响应用户的网络和变更要求;负责好网络安全，管好使用防火墙，加强对网络病毒和网络黑客的监控和防范;保存并备份好系统运行日志，随时向海事相关部门提供好查询工作;做好网络扩展和升级，提高出口速度;跟踪网络新技术，充分利用网络管理软件，从而为海事和海上执法的顺利流畅做好网络保障工作。

5 结 论

新《海安法》作为保障我国海上交通安全和环境，促进我国海事管理更加规范和健康发展的国家法，海事部门除了加强对新法的研究和推广之外，必须做好对新法法律效果和效能的落地，这需要海事部门在执法途径和执法装备建设上有所创新，加强对海事無人机和海事执法网络的研究应用和完善，从而更好地促进我国航运事业的有序发展和海事海上执法效率的提高，让海区巡查执法更加顺畅和高效，增强在新《海安法》背景下的执法效果和海事执法的精准性和震慑性，做到让海洋更清洁、航行更安全。

作者简介：

张志强，一级行政执法员，（E-mail）278169256@qq.com，15221352956

董健华，海巡执法大队大队长，（E-mail） adongjh@163.com，13501826826