■張建雄

智能監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)字海洋安全管理中的應(yīng)用

■張建雄

數(shù)字海洋安全管理可視化遠程晝夜監(jiān)控智能識別預(yù)警系統(tǒng)，采用數(shù)字視頻處理、IP通信或光纖通信技術(shù)等先進技術(shù)，可對海域/海洋進行24小時實時監(jiān)控，為海域、海洋邊防安全管理等提供了良好的技術(shù)支撐。

系統(tǒng)描述

數(shù)字海洋安全管理可視化遠程晝夜監(jiān)控智能識別預(yù)警系統(tǒng)（以下簡稱數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)）是利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段對管轄海域/海面狀態(tài)、邊海防管理、航標(biāo)狀態(tài)、島嶼管理、遠洋航行管理等進行實時監(jiān)視管理、智能識別預(yù)警及錄像取證的重要設(shè)備，系統(tǒng)建設(shè)工作具有以下幾方面的重要意義：

一是數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)配合衛(wèi)星遙感技術(shù)，以動態(tài)視頻的可觀察性的有點，可直觀的對海域安全、用海情況、海面航行安全管理起到積極的輔助作用。

二是數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)的使用能夠有效減輕航道安全管理的勞動強度，實現(xiàn)全天候安全值班；并將推進我國現(xiàn)代航運安全建設(shè)，進一步提升航運管理設(shè)施現(xiàn)代化水平。

三是數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)對我國的安全防范將進一步加強，對邊海防管理、反偷渡、反走私、反海盜等都起到很好的作用，對海事/海洋/海監(jiān)/海警等海洋管理部門加強執(zhí)法，會起到很好的積極有效的協(xié)助作用。

四是通過建設(shè)在海域沿岸的數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)，可對轄區(qū)海域?qū)崿F(xiàn)有效的動態(tài)監(jiān)控管理，防止非法用海/填海、非法排污、海水污染、沿海生物保護區(qū)/島嶼生態(tài)破壞、船舶入侵等事件的發(fā)生。

五是對我國漁業(yè)資源的保護管理將會起到很好的作用；系統(tǒng)建成后將協(xié)助漁政部門對我國傳統(tǒng)漁場巡視并監(jiān)督、檢查漁船執(zhí)行國家漁業(yè)法規(guī)的情況，保護和管理海域環(huán)境，制止酷漁濫捕、違法排放油類、廢棄物及其他有害物質(zhì)，維護漁場生產(chǎn)秩序，處理漁業(yè)生產(chǎn)糾紛時的調(diào)查取證；也用于監(jiān)督、檢查國際漁業(yè)協(xié)定的執(zhí)行情況，維護我國的漁業(yè)權(quán)益等。

六是通過建設(shè)在執(zhí)法船舶的數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)，可對海上交通安全、海上搜救指揮、VTS船舶調(diào)度指揮、海上施工作業(yè)安全遠程監(jiān)控、海域/海岸線安全管理遠程監(jiān)控、執(zhí)法船遠洋助航（夜航/霧航安全導(dǎo)航）、以及海上氣象監(jiān)控、海難救助、海上航線安全管理、防海盜襲擊等都會起到很好的作用。

系統(tǒng)作用

隨著安全信息化發(fā)展，傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備由于監(jiān)控范圍小、解晰度低、夜視能力差等問題已經(jīng)不能滿足航道、海域等大面積安全管理的應(yīng)用需求。近年來由于遠紅外夜視技術(shù)、主動式激光照明技術(shù)、低照度高效透霧技術(shù)的發(fā)展和高清晰度遠焦透霧鏡頭的應(yīng)用，可以實現(xiàn)幾倍或幾十倍于傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的觀察范圍和夜視能力，并逐漸得到了用戶認可，以逐步開始應(yīng)用于不同需求行業(yè)，如邊海防、海域管理、漁政管理、海洋監(jiān)測、遠洋助航、赤潮/貽貝監(jiān)測等等。本公司借鑒國外先進技術(shù)，研制的可視化遠程晝夜監(jiān)控/智能識別預(yù)警系統(tǒng)具有全天候、跟蹤速度快、覆蓋面廣、作用距離遠、圖像穩(wěn)定清晰、智能化程度高、識別預(yù)警率高的特點，能為數(shù)字海洋、邊海防管理、海域動態(tài)視頻監(jiān)控、大橋防撞等提供裝備技術(shù)上的強力支持。

數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)是針對航道海運安全、海域安全、能源/物資通道安全等，安全監(jiān)測需要而設(shè)計的視頻監(jiān)控綜合處理系統(tǒng)，它集成了高性能成像系統(tǒng)和高精度云臺控制系統(tǒng)（具有GIS聯(lián)動、角度回傳、雷達鎖定功能）。該系統(tǒng)的前端采集設(shè)備建設(shè)在海域沿岸、海島、執(zhí)法船舶、科考船舶、遠洋貨運船舶等位置，采用光纜或無線通訊線路進行傳輸，顯示與存儲系統(tǒng)設(shè)備安裝在調(diào)度管理中心或監(jiān)控管理中心。系統(tǒng)組合采用百萬像素高清透霧攝像機、長焦距自動變焦透霧鏡頭、遠紅外熱成像系統(tǒng)、主動式激光輔助照明系統(tǒng)對監(jiān)控目標(biāo)進行觀察、搜索、監(jiān)視，無論是在白天、夜間均能全天候24小時工作，能高效的探測、識別和確認目標(biāo)；特別是對執(zhí)法船、遠洋船的夜航/霧航起到很好助航作用。并在前端安裝全智能化設(shè)計的軟件識別預(yù)警功能硬件化集成模塊式視頻識別預(yù)警系統(tǒng)；對監(jiān)控管理海域或船舶周界海面設(shè)置任意時間的布防，當(dāng)有船舶侵入設(shè)防海域或駛?cè)虢絽^(qū)時，系統(tǒng)會自動識別并產(chǎn)生預(yù)警；加強了對海域管理的安全性監(jiān)控、船舶周圍海面的安全管理、漁場巡視監(jiān)督管理等，并對檢查漁船執(zhí)行國家漁業(yè)法規(guī)的情況，保護水域環(huán)境，制止酷漁濫捕、違法排放油類、廢棄物及其他有害物質(zhì)，維護漁場生產(chǎn)秩序，處理漁業(yè)生產(chǎn)糾紛，維護我國的海疆主權(quán)、海上能源通道安全、漁業(yè)權(quán)益以及海上醫(yī)療、海難救助等都起到很好的作用。

系統(tǒng)特點

數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)采用了先進的機械傳動技術(shù)、圖像防抖動物理穩(wěn)像技術(shù)和計算機圖像處理技術(shù)，并嵌入圖像穩(wěn)定控制軟件YCA-V1.0和圖像細節(jié)增強處理軟件YCA-V1.0，有效防止了海風(fēng)及船舶的搖晃對視頻造成的影響，并降低了強風(fēng)對前端設(shè)備造成的損傷，同時可獲得穩(wěn)定的高質(zhì)量視頻圖像。系統(tǒng)具有如下特點：

采用高端圖像傳感器和智能圖像處理系統(tǒng)，顯著提高產(chǎn)品性能；

組合使用多種主被動光學(xué)傳感器，無論是在晴朗的白天、漆黑的夜間，都能有效發(fā)現(xiàn)、捕獲目標(biāo)；

采用先進的角秒級高精度云臺機構(gòu)，提升抗震性能，圖像穩(wěn)定清晰；

采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計技術(shù)，擴展性好，維護方便；

采用“三防”、密封設(shè)計技術(shù)，防護等級IP66；

遠洋助航系統(tǒng)采用光電跟蹤一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計（系統(tǒng)在接入雷達信號時，可對目標(biāo)物體鎖定跟蹤）；系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)采用一體化充氮式高密度氣密防護罩、自穩(wěn)定陀螺結(jié)構(gòu)角秒級云臺，適用于深海執(zhí)法船舶、遠洋科學(xué)考察船舶、遠洋大型貨運船舶在大洋深處航行的安全助航。

系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)功能特點

通過建設(shè)在海岸線、近海海域、島嶼或者在執(zhí)法船舶上的數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，實現(xiàn)全天候24小時成像，實時對用海情況、海域管理安全狀況、海域邊防安全狀況、海上防衛(wèi)安全狀況、海上貨運船舶周邊安全狀況等進行動態(tài)可視化實時監(jiān)控管理。

在監(jiān)控指揮中心采用船舶跟蹤管理軟件、導(dǎo)航動態(tài)監(jiān)測軟件、海面防入侵監(jiān)測軟件或船舶入侵識別預(yù)警軟件等視頻管理平臺軟件，實現(xiàn)對各種使用于領(lǐng)域的各監(jiān)控點多畫面實時監(jiān)控、錄像、遠程遙控、報警處理和權(quán)限分配；

系統(tǒng)功能

晝夜成像功能

白天采用彩色成像模式，霧天采用透霧成像模式，夜晚采用遠紅外成像模式大范圍搜索、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，利用激光輔助照明模式查看目標(biāo)細節(jié)，對重點區(qū)域設(shè)置預(yù)置點，重點監(jiān)控；真正實現(xiàn)24小時無縫立體式動態(tài)監(jiān)控。

高清透霧成像功能

數(shù)字百萬像素透霧攝像機搭配高清晰自動變焦透霧鏡頭組成的可見光成像系統(tǒng)在抗電磁干擾性、逐行掃描、畫面分辨率方面都擁有傳統(tǒng)模擬攝像機所不能比擬的優(yōu)勢；色彩效果更加的逼真、富有層次感、畫面飽和度更佳。

三維遙控全方位監(jiān)視，并可實現(xiàn)大倍數(shù)變焦

系統(tǒng)操作十分方便。通過軟件鼠標(biāo)點擊或三維操縱鍵盤可以對監(jiān)控范圍內(nèi)目標(biāo)進行搜索、觀察和監(jiān)視，對需要重點監(jiān)視的目標(biāo)可放大特寫、抓拍圖片等操作。

目標(biāo)定位(鎖定)功能

云臺具備水平轉(zhuǎn)角、垂直轉(zhuǎn)角定位參數(shù)的回傳功能，實現(xiàn)云臺與GIS系統(tǒng)的聯(lián)動集成。同時具備預(yù)置位、自動掃描、自動巡航、守望位功能；并在輸入雷達信號后可自動鎖定目標(biāo)，實現(xiàn)跟蹤監(jiān)控。

具有良好的長期工作穩(wěn)定功能

前端采集設(shè)備采用一體化結(jié)構(gòu)，具有風(fēng)阻小，抗震、抗風(fēng)能力強，便于安裝、采用三防處理，有利于海域環(huán)境長時間使用的優(yōu)點；系統(tǒng)云臺采用內(nèi)部齒輪箱傳動機構(gòu)配合減震裝置能夠有效地降低強風(fēng)、震動對設(shè)備工作的影響，從而保持攝像系統(tǒng)的穩(wěn)定，得到清晰、穩(wěn)定的圖像；并對臺風(fēng)具有強的抗風(fēng)能力， 風(fēng)速在20米/秒的情況下可自動正常工作，30米/秒的情況下可手動正常工作，40米/秒的情況下設(shè)備不會損壞，系統(tǒng)適合長期海域環(huán)境使用，性能穩(wěn)定。

具有電動變倍、聚焦等光學(xué)參數(shù)調(diào)整功能

可手動控制鏡頭的變倍、聚焦等操作，實現(xiàn)對目標(biāo)細致觀察和抓拍的需要，夜視開啟時，鏡頭變倍與激光角度同步控制，非常適合對遠距離目標(biāo)快速捕捉。

布防預(yù)警功能

可對管轄海域設(shè)置任意形狀的布防管理，在布防區(qū)內(nèi)有船舶闖入時系統(tǒng)自動識別并發(fā)出預(yù)警。

高效多用途遠程監(jiān)控

對海洋監(jiān)測、海上邊防管理、傳統(tǒng)漁場管理、用海情況管理、海域管理、島嶼管理、海洋水質(zhì)監(jiān)控、海洋氣象云層監(jiān)控、海域保護區(qū)管理、赤潮/貽貝監(jiān)測等領(lǐng)域都會起到很好的作用。

遠洋助航功能

遠紅外系統(tǒng)適合在霧天和夜晚光線不足情況下船舶航行的需要，而可見光監(jiān)控針對白天光線好的情況下實現(xiàn)超遠距離監(jiān)控；系統(tǒng)可實現(xiàn)白天45公里以內(nèi)，夜晚10公里以內(nèi)的高效監(jiān)控；特別是針對深海執(zhí)法船舶、遠洋科考船舶、集裝箱貨運船舶安全可起到很好的助航作用；特別是在遠洋貨運船舶在海盜多發(fā)區(qū)域，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后自動識別預(yù)警，船舶工作人員可采取有效防衛(wèi)、緊急呼救等措施，防止海盜襲擊，確保海上能源/物資航線的安全。

系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)主要由“視頻采集系統(tǒng)—智能識別預(yù)警系統(tǒng)--數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)——監(jiān)控中心管理系統(tǒng)”四部分組成。

視頻采集系統(tǒng)：百萬像素高清透霧攝像機、高清長焦距自動變焦透霧鏡頭、遠紅外夜視成像系統(tǒng)、激光輔助照明系統(tǒng)、高精度載重變速云臺、高密度防護罩、前端控制柜等部分組成。

智能識別預(yù)警系統(tǒng)：對管轄海域進行任意時間任意形狀的區(qū)域布防，當(dāng)有船舶入侵時，系統(tǒng)自動識別，并發(fā)出預(yù)警信號。

傳輸系統(tǒng)：傳輸系統(tǒng)采用光纜有線傳輸方式或數(shù)字型動態(tài)偵測微波/3G/衛(wèi)星等無線傳輸方式。

監(jiān)控中心管理系統(tǒng)：主要有大屏幕顯示系統(tǒng)，視頻圖像存儲系統(tǒng)，數(shù)字視頻服務(wù)器回放設(shè)備，以及監(jiān)控中心視頻管理軟件平臺（船舶導(dǎo)航動態(tài)監(jiān)測軟件、禁航區(qū)闖入識別預(yù)警軟件、海面布防管理軟件、海域管理動態(tài)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控軟件等）是整個系統(tǒng)的指揮中樞。

系統(tǒng)拓撲圖

圖1中的傳輸系統(tǒng)可有多種選擇，在沿海岸線位置可采用鋪設(shè)光纖傳輸，在近海海域/船舶和近岸島嶼可使用3G網(wǎng)絡(luò)或者IP動態(tài)偵測微波系統(tǒng)傳輸，對于深海遠洋航行船舶可使用衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸；

本地視頻控制系統(tǒng)是專為深海執(zhí)法船舶、遠洋貨運船舶、遠洋科考船舶而設(shè)計，在船艙內(nèi)建設(shè)本地顯控系統(tǒng)，管理人員可在船艙內(nèi)對船舶周圍1-45公里范圍海域狀況進行實時監(jiān)控，并可將系統(tǒng)視頻圖像通過海事/海洋衛(wèi)星傳到陸地指揮中心，對于某些特殊事件的處理，可實現(xiàn)陸地指揮與船舶執(zhí)行相結(jié)合的可視化實時綜合調(diào)度管理。

結(jié)束語

數(shù)字海洋安全管理可視化遠程晝夜監(jiān)控/智能識別預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)，將為海洋、海事、海監(jiān)、海警、邊海防、海洋科考、遠洋貨運等多部門提供一套科學(xué)的、智能的、高效的，集監(jiān)控、識別、預(yù)警功能于一體的綜合智能化視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)；有效的加強航道管理單位、海域管理單位、邊海防安全管理單位、船舶管理單位、漁業(yè)資源保護管理單位、遠洋貨運單位、海域生態(tài)保護管理單位、海洋水質(zhì)監(jiān)測管理單位、海洋氣象監(jiān)測單位、海洋能源開發(fā)管理單位等多方面的管理力度，為我國的“藍色國土”安全和我國能源、物資通道的安全起到重要的科技協(xié)助作用。

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