低空新技术赋能海上新能源巡检及救援新业态

　　一、背景

　　低空经济是以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。近年来，随着无人机技术的快速发展和广泛应用，低空经济已成为一个备受瞩目的新兴领域。从2024年全国两会上低空经济首次被写入《政府工作报告》后，这一概念便迅速蹿火。据赛迪顾问发布的《中国低空经济发展研究报告(2024)》显示，2023年我国低空经济规模达到5059.5亿元，增速高达33.8%。中国民航局预估，到2025年，低空经济市场规模将达到1.5万亿元，到2035年有望达到3.5万亿元。低空经济的爆发为校企合作带来了新的机遇和挑战。

　　水(江河湖海)上风力发电运维作业和海上石油平台运行面临着一系列困难，这些困难主要来源于复杂的自然环境、特殊的作业条件以及运维过程中的技术和管理挑战。主要存在以下几个方面的困难：

　　1、自然环境恶劣

　　海洋环境复杂：海上作业项目通常分布在东南沿海地带，这些地区海洋环境恶劣，如盐碱海浪的侵蚀腐蚀、台风的肆意破坏等，这些都对设备造成了巨大的威胁。

　　天气因素多变：海上风电运维作业受台风、潮汐、团雾、雷雨等恶劣天气影响显著，这些天气条件不仅增加了运维的难度，还可能导致运维窗口期的缩短。

　　2、作业条件特殊

　　交通不便：海上风电场通常位于离岸较远的地方，交通设备选择困难，运维船舶在海上强风浪区抗波性差且停泊能力不足，造成海上运行安全风险。

　　3、作业空间受限：海上风电运维和石油平台作业需要在高空和海上进行，作业空间狭小，且受潮汐影响明显，通达困难。

　　4、运维成本高：石油平台和海上风电运维成本包括大部件更换、船舶运维、备品备件和其他管理成本，由于机组故障率高、运维船舶成本高以及运维模式落后等原因，导致运维成本居高不下。

　　5、运维效率低：海上风电运维实际操作中仍主要采用计划检修为主、故障检修为辅的模式，这种检修模式存在滞后性，导致维修不及时。同时，运维数字化程度不够，缺乏有效的故障诊断和远程预警能力，也影响了运维效率。

　　为了克服这些困难，我们积极探索新的运维模式和解决方案。我们就本着低空经济赋能区域经济，职业技能服务区域经济，突出山海特色的思路为牵引。因为山东主要是以发展海洋经济的大省，而山东海事职业学院，主打的是海洋特色，必须突出海事特色，水上(海事)应用为特色作为发展方向。即我们探索使用水上(海事)无人机和有人直升机在运用中具有快速、高效、灵活的特点，为水(海)上作业任务提供了全新的解决方案。其应用广泛，涉及多个领域，为水上作业提高了工作效率和安全保障。随着技术的不断发展和创新，相信无人机在水上(海事)运用中的作用将会越来越重要。

　　二、内容

　　低空经济下的水上无人机应用场景主要以山东海事职业学院和山东锐翔航空科技有限公司共同合作开展山东海事职业学院的专业群建设，开展水上(江河湖海)的风力发电、岸滩近水(海)光伏发电的的运维巡查和应急救援;石油钻井平台的物资配送、消防、人员摆渡及过往船舶应急救援、消防、物资补给为主的低空经济应用场景，开展以陆空一体，水陆并用，快慢结合，高低搭配，产学训研的综合性低空经济应用场景。

　　直升机和无人机具备7级抗风能力，搭载高清摄像头、热成像、红外传感器等设备，能够迅速有效的为石油平台和水上风力发电运维和应急救援提供实时传输现场视频图像。更加高效快捷。有以下优势

　　1.快速响应和搜救：

　　直升机和无人机还能实现空中的悬停，对升降场地的要求极低，在关键时候可以在大型船舶上起落。可以进行海上运输和搜救工作。海上救援无人机具备快速部署和高速飞行的特点，能在短时间内到达事故地点，进行快速的搜索和搜救行动。无人机配备高清摄像头、红外热像仪等设备，可实时监测和识别事故现场，大大缩短了救援响应时间。

　　2. 搜救范围扩大：可以在大范围海域进行搜索，不受人力和船只的限制。通过搭载高度敏感的传感器和影像设备，能够有效发现和定位事故船只或失踪人员的位置，提高了搜救范围和效率。

　　3. 提供实时数据和图像：海上救援无人机可以实时传输高清图像和视频，将事故现场的信息及时反馈给指挥中心和救援人员。这使得救援人员能够更加准确地了解事故情况，为下一步救援行动提供准确的指导和决策。

　　4. 危险区域监视和探测：可以进入危险区域进行监视和探测，以减少救援人员的风险。通过它的视角，救援人员可以获取详细的现场信息，评估救援难度和风险，并根据情况决策下一步行动方案。

　　5.降低人员伤亡风险：使用无人机进行海上救援可以减少救援人员直接进入危险环境的次数，从而降低人员伤亡的风险。操作人员可以在安全区域进行操作，并通过操控无人机完成危险任务，提高了救援的安全性和可靠性。

　　6、降低成本

　　直升机和无人机成本低，以无人机为例，无人机简单来说就是不需要驾驶员的操控 ，这样一来就省去了与驾驶舱相关的控制装置和安全救生设置的安装成本。此外，无人机的生产成本、研制花销、和维修费用远比搜救船舶和普通飞机低的多，还可节省大批的飞机和船舶操控人员的培育费用。就45米级的巡逻搜救船为例，从起始港口到目的巡逻地巡航一个来回需要大约两个小时，消耗燃油约500千克，以8000元每吨来算，耗油费用可达4000元，另外还有工作人员的工资和船舶损耗费。而无人机从起始港口到目的地的巡逻来回在35分左右就可完成，燃油的消耗也在100元内。因此，无人机不仅工作效率高，还具有费用低廉的优点，更加适合常态下的监管。

　　以水上风力发电运维人员落水事故为例，海上救援直升机直接救援或无人机可利用高清摄像头和红外热像仪快速准确地定位沉船位置和失踪人员，同时通过实时图像传输提供事故现场的详细信息给救援指挥中心，加速救援人员的部署和行动。

　　三、直升机和无人机在海上搜救中的作用：

　　1、搜索和定位

　　无人机搜索技术将射频技术与个人定位搜索相结合，以实现远程搜索和救援。该搜索系统主要由七个部分组成：无人机，高清摄像机，无人机视频发射机，定位搜索和救援设备，信标，探测器和地面站。信标是最关键的。该系统在海上搜救中的应用要求船员的救生设备中有一个信标设备。在搜索和救援过程中，装有无人机的设备可以激活15公里范围内的信标，将事故机组信息发送回去，并迅速进行卫星定位。与传统的搜救船相比，无人机定位搜救具有视野开阔、效率高、全天候、机动性强的优点。

　　2、远程COFDM视频传输

　　ZCXH1614针对无人机使用的高清图像发射机。设备具有极佳的绕射能力，非视距的传输性能好，设备采用H.264压缩编码，系统延时小，地面站使用全向天线，传输距离10-20km，可用于无人机。它采用COFDM(编码正交频分复用)技术，这是目前世界上最先进，最有前途的调制技术。它的实用价值在于突破了视线距离的限制，它是一种在无线电频谱资源中得到充分利用的技术，并且具有良好的抗噪和抗干扰能力。衍射和穿透遮挡是COFDM技术的核心。出色的“衍射”和“穿透”功能使无人机视频发射器能够完美实现实时、抗多径、高速移动的数据、语音、无线图像传输。

　　配备了远程无人机视频传输系统的无人机在通过搜索定位系统发现事故船只和遇难者后，可以通过装载的高清摄像机及时将情况视频传输到指挥部门，以便进行搜索救援人员可以及时采取合理的搜救措施，提高搜救效率和成功率。

　　3、运送食品和医疗设备

　　近年来，大多数海上事故是小型船只和运输沙石的船只。这种类型的船上的救生配置非常简单。因此，在发生事故时，搜救巡逻舰很难准确找到它们，大大降低了搜救率。此外，海洋环境复杂，面临饥饿和伤害，处境艰难的人随时都可能威胁生命。在这种情况下，直升机和无人机的应用非常重要。直升机和无人机可以装配必要的食物、淡水和医疗设备，以使搜寻和救援效率大大提高。

　　总而言之，直升机和无人机搜救具有成本低，灵活性强，效率高的优点，已经满足当前海上运输和搜救活动的需求。因此，直升机和无人机在海上石油平台和风力发电运维及搜救中的应用大大提高了经济效益和社会效益，应予以广泛应用。