初秋的三峡库区，高峡平湖，烟波浩渺，来往船舶络绎不绝。百舸千帆间，只见守卫在重庆奉节关刀峡水道的两个新型智能浮鼓，宛如为行轮指引方向的眼睛，在三峡山水间格外醒目。
作为长江航道的护航人，长江重庆航道局一直将确保航道安全畅通作为首要使命。在长江航运迈向高质量发展阶段的当下，如何让航标维护工作变得智能化？长江重庆航道局致力于新型智能浮鼓的研究，通过浮鼓的自动收放缆、防止渣草缠绕锚缆、与数字航道系统深度融合等功能，实现航标维护工作模式的创新，助力数字航道提档升级。
新技术加持 降低工作强度
航标是船舶安全航行的重要助航设施，是标识航道方向、界限和碍航物的标志，旨在为船舶航行指示出安全、经济、便捷的航道。长期以来，长江上游地区受水流、河床等条件制约，一般采用钢质船形浮标，即通常所称的“标志船”；而长江下游地区江面开阔、水流平稳，浮标普遍采用浮鼓形式。
长江重庆航道局局长毕方全介绍，三峡大坝175米蓄水以来，常年库区河段航道条件得到显著改善，江面放宽、水流变缓，通航条件优良，随着长江航道局“擦亮行轮的眼睛”航标专项行动启动，航运发展对航标的助航效果和作业方式提出了更高要求。
另一方面，上游地区水位落差大，收撤航标、清除航标渣草、维护保养标志船等工作成为航道人的日常，但这些传统性工作往往需要耗费大量的人力、物力及精力。如何真正让航道走向数字化、智能化？转变传统航标作业方式势在必行。
长江重庆航道局经过充分论证，决定在常年库区水域开展智能浮鼓应用试验，并于2017年启动了研究工作。
“长江上游与下游设标条件最大的不同，就是水位条件。”长江重庆航道局航标处副处长曾科伟介绍，库区水位受三峡大坝运行调度影响较大，汛期与非汛期的水位变幅达30米，设标水深多在50米以上，给浮鼓的布设和运行带来很大的挑战。
能否实现浮鼓自动收放锚缆、状态跟踪及预警等功能？“我们通过北斗定位系统、测深仪、应变传感器等集成终端，实现机电一体化控制，可以预设浮鼓旋回半径阈值、航标水深阈值、钢缆受力阈值等多项运行参数，这些参数设置可以让浮鼓适应水情变化，‘聪明’地自动进行收放缆。”曾科伟谈到。
时时监测浮鼓运行效果的长江奉节航道处副处长万文才告诉记者，自动收放缆功能的实现，保障了浮鼓在大水位落差条件下库区航道的适用性。既能够为船舶保驾护航，也免去了航道职工因为水位涨落而调整航标的重复性工作，大大减少了基层航道职工的工作强度。“现在科技多跑路，我们少跑腿，我们也尝到了科技兴航带来的甜头咧！”
据了解，当检测到有关参数偏离预设范围时，浮鼓既可按规定程序自动调节，也可远程报警提示工作人员及时维护。此外，浮鼓检测到的实时数据可远程传输至服务器控制终端，实现遥测遥控智能化。
此外，浮鼓上还安装了360度视频监控系统，可对浮鼓周围水域进行实时跟踪监控，一旦周边航标被碰撞报警，该视频监控系统自动启动，其视频数据可为后期索赔取证提供参考。
新工艺助力 解除汛期渣草威胁
刚刚过去的8月，长江重庆段百年一遇特大洪水过境奉节，流木、竹子等漂浮物从各支流汇入长江，被洪水裹挟着进入库区水域。
“为减少浮标旋回漂移，库区浮标均设置有首尾锚缆，汛期大量渣草会堆积在标志船的首尾锚缆上，电锯、斧头、抓钩齐上阵，清理一艘标志船往往需要一个小时左右。一旦渣草过多未得到及时清理，还有可能导致锚缆断裂、标志船流失等情况，损失惨重。”万文才感叹，“浮鼓的应用，不但成倍减少了浮标系泊设备用量，而且解决了锚缆缠绕物这个关键难题。”
记者看到，当大量漂浮物堆积在浮鼓上时，浮鼓因为受力不均匀，就会自动旋转，从而让渣草无法挂上浮鼓。
“浮鼓的锚机设计，以及锚缆与锚链的链接都有玄机。”曾科伟指着设计图解释，通过锚机底座横移装置的巧妙设计，不管锚缆如何回收与释放，能始终保持钢缆受力点处于浮鼓的中心位置，同时锚机上的钢缆与栓系锚石的锚链之间有转环相连，从而使得江面上的浮鼓可以360度自由旋转，以应对渣草缠绕的威胁。
“通过前几次特大洪峰的连续考验，浮鼓不会挂上过多渣草，这大大减少了我们汛期航标维护的工作量。”在万文才眼里，智能浮鼓可谓为航道人开创了一种新的工作模式。
新材料添彩 降本增效又环保
水下是4吨重的锚石和不锈钢锚缆，水面上则是蓝色的高分子材料浮具，不锈钢密封仓、浮架及标体，遥遥望去，只见库区江面上的这抹蓝赫然醒目。
“这个高分子材料的浮具看起来平平无奇，实则大有门道。”曾科伟向记者慢慢揭开了浮鼓的神秘面纱。
原来，外径长为3.5米的中酞蓝色浮具并不是一个整体，而是由8个半径为1.75米、内径为0.75米的扇形模块组合而成。其中任何一个模块遭到碰损，都可以实现部分快速替换及修复。
此外，该浮具采用PE高分子材料制作而成。这种材料具有优良的耐低温性能，化学稳定性好、耐腐蚀性强。不溶于一般溶剂，抗压强度高，浮鼓不易变形，也不易褪色。
曾科伟介绍，传统钢质标志船每3年需要重新油漆保养一次，整体吊运上岸维护，以确保标志船颜色鲜明和环保要求。目前长江重庆航道局辖区常年库区河段共有各类浮标460余座，不但工作量大，而且维护成本高。“如果能够全部采用智能浮鼓，将大幅减少标志船系泊设备用量和油漆保养费用，而且在水位大幅变化时，不需要出航调整浮标系缆，汛期也不必频繁清除渣草，可以节省很多燃油，更加符合长江经济带绿色发展理念。”
另一方面，浮鼓配备了太阳能供电系统，在正常光照条件下，太阳能供电系统足以满足浮鼓设备的运行需求。即使在连续60天阴雨条件下，浮鼓本身配备的供电电源也能满足电机连续运行≥120次。
从2017年开始立项，到2019年9月至2020年7月的试运行，再到现在正式投入使用，智能浮鼓不仅成为库区一道新的风景线，也成为数字航道体系中新的生力军。
目前，智能浮鼓部分数据已接入数字航道系统，下一步将实现水位测量、视频智能识别等更多功能。当更多数据与数字航道系统实现互联互通后，集成新技术、新工艺、新材料的智能浮鼓，会让行轮的眼睛更智能、更明亮。
