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

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(yuǎn)程晝夜監(jiān)控智能識(shí)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(jìn)技術(shù)，可對(duì)海域/海洋進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)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(yuǎn)程晝夜監(jiān)控智能識(shí)別預(yù)警系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)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(duì)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(yuǎn)洋航行管理等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視管理、智能識(shí)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(dòng)態(tài)視頻的可觀察性的有點(diǎn)，可直觀的對(duì)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(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)全天候安全值班；并將推進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代航運(yùn)安全建設(shè)，進(jìn)一步提升航運(yùn)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(duì)我國(guó)的安全防范將進(jìn)一步加強(qiáng)，對(duì)邊海防管理、反偷渡、反走私、反海盜等都起到很好的作用，對(duì)海事/海洋/海監(jiān)/海警等海洋管理部門加強(qiáng)執(zhí)法，會(huì)起到很好的積極有效的協(xié)助作用。

四是通過(guò)建設(shè)在海域沿岸的數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)，可對(duì)轄區(qū)海域?qū)崿F(xiàn)有效的動(dòng)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(hù)區(qū)/島嶼生態(tài)破壞、船舶入侵等事件的發(fā)生。

五是對(duì)我國(guó)漁業(yè)資源的保護(hù)管理將會(huì)起到很好的作用；系統(tǒng)建成后將協(xié)助漁政部門對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)漁場(chǎng)巡視并監(jiān)督、檢查漁船執(zhí)行國(guó)家漁業(yè)法規(guī)的情況，保護(hù)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(hù)漁場(chǎng)生產(chǎn)秩序，處理漁業(yè)生產(chǎn)糾紛時(shí)的調(diào)查取證；也用于監(jiān)督、檢查國(guó)際漁業(yè)協(xié)定的執(zhí)行情況，維護(hù)我國(guó)的漁業(yè)權(quán)益等。

六是通過(guò)建設(shè)在執(zhí)法船舶的數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)，可對(duì)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(yuǎn)程監(jiān)控、海域/海岸線安全管理遠(yuǎn)程監(jiān)控、執(zhí)法船遠(yuǎn)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(huì)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(wèn)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(lái)由于遠(yuǎn)紅外夜視技術(shù)、主動(dòng)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(yuǎn)焦透霧鏡頭的應(yīng)用，可以實(shí)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(rèn)可，以逐步開(kāi)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(cè)、遠(yuǎn)洋助航、赤潮/貽貝監(jiān)測(cè)等等。本公司借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，研制的可視化遠(yuǎn)程晝夜監(jiān)控/智能識(shí)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(yuǎn)、圖像穩(wěn)定清晰、智能化程度高、識(shí)別預(yù)警率高的特點(diǎn)，能為數(shù)字海洋、邊海防管理、海域動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)控、大橋防撞等提供裝備技術(shù)上的強(qiáng)力支持。

數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)是針對(duì)航道海運(yùn)安全、海域安全、能源/物資通道安全等，安全監(jiān)測(cè)需要而設(shè)計(jì)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(tái)控制系統(tǒng)（具有GIS聯(lián)動(dòng)、角度回傳、雷達(dá)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(yuǎn)洋貨運(yùn)船舶等位置，采用光纜或無(wú)線通訊線路進(jìn)行傳輸，顯示與存儲(chǔ)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(wàn)像素高清透霧攝像機(jī)、長(zhǎng)焦距自動(dòng)變焦透霧鏡頭、遠(yuǎn)紅外熱成像系統(tǒng)、主動(dòng)式激光輔助照明系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控目標(biāo)進(jìn)行觀察、搜索、監(jiān)視，無(wú)論是在白天、夜間均能全天候24小時(shí)工作，能高效的探測(cè)、識(shí)別和確認(rèn)目標(biāo)；特別是對(duì)執(zhí)法船、遠(yuǎn)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(jì)的軟件識(shí)別預(yù)警功能硬件化集成模塊式視頻識(shí)別預(yù)警系統(tǒng)；對(duì)監(jiān)控管理海域或船舶周界海面設(shè)置任意時(shí)間的布防，當(dāng)有船舶侵入設(shè)防海域或駛?cè)虢絽^(qū)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別并產(chǎn)生預(yù)警；加強(qiáng)了對(duì)海域管理的安全性監(jiān)控、船舶周圍海面的安全管理、漁場(chǎng)巡視監(jiān)督管理等，并對(duì)檢查漁船執(zhí)行國(guó)家漁業(yè)法規(guī)的情況，保護(hù)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(hù)漁場(chǎng)生產(chǎn)秩序，處理漁業(yè)生產(chǎn)糾紛，維護(hù)我國(guó)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(diǎn)

數(shù)字海洋監(jiān)控系統(tǒng)采用了先進(jìn)的機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)、圖像防抖動(dòng)物理穩(wěn)像技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(xì)節(jié)增強(qiáng)處理軟件YCA-V1.0，有效防止了海風(fēng)及船舶的搖晃對(duì)視頻造成的影響，并降低了強(qiáng)風(fēng)對(duì)前端設(shè)備造成的損傷，同時(shí)可獲得穩(wěn)定的高質(zhì)量視頻圖像。系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

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(dòng)光學(xué)傳感器，無(wú)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(jìn)的角秒級(jí)高精度云臺(tái)機(jī)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(jì)技術(shù)，擴(kuò)展性好，維護(hù)方便；

采用“三防”、密封設(shè)計(jì)技術(shù)，防護(hù)等級(jí)IP66；

遠(yuǎn)洋助航系統(tǒng)采用光電跟蹤一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（系統(tǒng)在接入雷達(dá)信號(hào)時(shí)，可對(duì)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(hù)罩、自穩(wěn)定陀螺結(jié)構(gòu)角秒級(jí)云臺(tái)，適用于深海執(zhí)法船舶、遠(yuǎn)洋科學(xué)考察船舶、遠(yuǎn)洋大型貨運(yùn)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(diǎn)

通過(guò)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(shí)現(xiàn)全天候24小時(shí)成像，實(shí)時(shí)對(duì)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(yùn)船舶周邊安全狀況等進(jìn)行動(dòng)態(tài)可視化實(shí)時(shí)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)軟件、海面防入侵監(jiān)測(cè)軟件或船舶入侵識(shí)別預(yù)警軟件等視頻管理平臺(tái)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種使用于領(lǐng)域的各監(jiān)控點(diǎn)多畫(huà)面實(shí)時(shí)監(jiān)控、錄像、遠(yuǎn)程遙控、報(bào)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(yuǎn)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(xì)節(jié)，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域設(shè)置預(yù)置點(diǎn)，重點(diǎn)監(jiān)控；真正實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無(wú)縫立體式動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

高清透霧成像功能

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

三維遙控全方位監(jiān)視，并可實(shí)現(xiàn)大倍數(shù)變焦

系統(tǒng)操作十分方便。通過(guò)軟件鼠標(biāo)點(diǎn)擊或三維操縱鍵盤可以對(duì)監(jiān)控范圍內(nèi)目標(biāo)進(jìn)行搜索、觀察和監(jiān)視，對(duì)需要重點(diǎn)監(jiān)視的目標(biāo)可放大特寫(xiě)、抓拍圖片等操作。

目標(biāo)定位(鎖定)功能

云臺(tái)具備水平轉(zhuǎn)角、垂直轉(zhuǎn)角定位參數(shù)的回傳功能，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)與GIS系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)集成。同時(shí)具備預(yù)置位、自動(dòng)掃描、自動(dòng)巡航、守望位功能；并在輸入雷達(dá)信號(hào)后可自動(dòng)鎖定目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)跟蹤監(jiān)控。

具有良好的長(zhǎng)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(qiáng)，便于安裝、采用三防處理，有利于海域環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間使用的優(yōu)點(diǎn)；系統(tǒng)云臺(tái)采用內(nèi)部齒輪箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)配合減震裝置能夠有效地降低強(qiáng)風(fēng)、震動(dòng)對(duì)設(shè)備工作的影響，從而保持?jǐn)z像系統(tǒng)的穩(wěn)定，得到清晰、穩(wěn)定的圖像；并對(duì)臺(tái)風(fēng)具有強(qiáng)的抗風(fēng)能力， 風(fēng)速在20米/秒的情況下可自動(dòng)正常工作，30米/秒的情況下可手動(dòng)正常工作，40米/秒的情況下設(shè)備不會(huì)損壞，系統(tǒng)適合長(zhǎng)期海域環(huán)境使用，性能穩(wěn)定。

具有電動(dòng)變倍、聚焦等光學(xué)參數(shù)調(diào)整功能

可手動(dòng)控制鏡頭的變倍、聚焦等操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)細(xì)致觀察和抓拍的需要，夜視開(kāi)啟時(shí)，鏡頭變倍與激光角度同步控制，非常適合對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)快速捕捉。

布防預(yù)警功能

可對(duì)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(shí)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別并發(fā)出預(yù)警。

高效多用途遠(yuǎn)程監(jiān)控

對(duì)海洋監(jiān)測(cè)、海上邊防管理、傳統(tǒng)漁場(chǎng)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(hù)區(qū)管理、赤潮/貽貝監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域都會(huì)起到很好的作用。

遠(yuǎn)洋助航功能

遠(yuǎn)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(jiàn)光監(jiān)控針對(duì)白天光線好的情況下實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離監(jiān)控；系統(tǒng)可實(shí)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(duì)深海執(zhí)法船舶、遠(yuǎn)洋科考船舶、集裝箱貨運(yùn)船舶安全可起到很好的助航作用；特別是在遠(yuǎn)洋貨運(yùn)船舶在海盜多發(fā)區(qū)域，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后自動(dòng)識(shí)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(shí)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(wàn)像素高清透霧攝像機(jī)、高清長(zhǎng)焦距自動(dòng)變焦透霧鏡頭、遠(yuǎn)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(tái)、高密度防護(hù)罩、前端控制柜等部分組成。

智能識(shí)別預(yù)警系統(tǒng)：對(duì)管轄海域進(jìn)行任意時(shí)間任意形狀的區(qū)域布防，當(dāng)有船舶入侵時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別，并發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

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(dòng)態(tài)偵測(cè)微波/3G/衛(wèi)星等無(wú)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(chǔ)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(tái)（船舶導(dǎo)航動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)軟件、禁航區(qū)闖入識(shí)別預(yù)警軟件、海面布防管理軟件、海域管理動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控軟件等）是整個(gè)系統(tǒng)的指揮中樞。

系統(tǒng)拓?fù)鋱D

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(dòng)態(tài)偵測(cè)微波系統(tǒng)傳輸，對(duì)于深海遠(yuǎn)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(yuǎn)洋貨運(yùn)船舶、遠(yuǎn)洋科考船舶而設(shè)計(jì)，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(duì)船舶周圍1-45公里范圍海域狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可將系統(tǒng)視頻圖像通過(guò)海事/海洋衛(wèi)星傳到陸地指揮中心，對(duì)于某些特殊事件的處理，可實(shí)現(xiàn)陸地指揮與船舶執(zhí)行相結(jié)合的可視化實(shí)時(shí)綜合調(diào)度管理。

結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字海洋安全管理可視化遠(yuǎn)程晝夜監(jiān)控/智能識(shí)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(yuǎn)洋貨運(yùn)等多部門提供一套科學(xué)的、智能的、高效的，集監(jiān)控、識(shí)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(qiáng)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(hù)管理單位、遠(yuǎn)洋貨運(yùn)單位、海域生態(tài)保護(hù)管理單位、海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)管理單位、海洋氣象監(jiān)測(cè)單位、海洋能源開(kāi)發(fā)管理單位等多方面的管理力度，為我國(guó)的“藍(lán)色國(guó)土”安全和我國(guó)能源、物資通道的安全起到重要的科技協(xié)助作用。

深圳億成安科技有限公司