智能監控系統在數字海洋安全管理中的應用

■張建雄

智能監控系統在數字海洋安全管理中的應用

■張建雄

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

系統描述

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

一是數字海洋監控系統配合衛星遙感技術，以動態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。

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

三是數字海洋監控系統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/海警等海洋管理部門加強執法，會起到很好的積極有效的協助作用。

四是通過建設在海域沿岸的數字海洋監控系統，可對轄區海域實現有效的動態監控管理，防止非法用海/填海、非法排污、海水污染、沿海生物保護區/島嶼生態破壞、船舶入侵等事件的發生。

五是對我國漁業資源的保護管理將會起到很好的作用；系統建成后將協助漁政部門對我國傳統漁場巡視并監督、檢查漁船執行國家漁業法規的情況，保護和管理海域環境，制止酷漁濫捕、違法排放油類、廢棄物及其他有害物質，維護漁場生產秩序，處理漁業生產糾紛時的調查取證；也用于監督、檢查國際漁業協定的執行情況，維護我國的漁業權益等。

六是通過建設在執法船舶的數字海洋監控系統，可對海上交通安全、海上搜救指揮、VTS船舶調度指揮、海上施工作業安全遠程監控、海域/海岸線安全管理遠程監控、執法船遠洋助航（夜航/霧航安全導航）、以及海上氣象監控、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。

系統作用

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

數字海洋監控系統是針對航道海運安全、海域安全、能源/物資通道安全等，安全監測需要而設計的視頻監控綜合處理系統，它集成了高性能成像系統和高精度云臺控制系統（具有GIS聯動、角度回傳、雷達鎖定功能）。該系統的前端采集設備建設在海域沿岸、海島、執法船舶、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，顯示與存儲系統設備安裝在調度管理中心或監控管理中心。系統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、主動式激光輔助照明系統對監控目標進行觀察、搜索、監視，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；特別是對執法船、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計的軟件識別預警功能硬件化集成模塊式視頻識別預警系統；對監控管理海域或船舶周界海面設置任意時間的布防，當有船舶侵入設防海域或駛入禁航區時，系統會自動識別并產生預警；加強了對海域管理的安全性監控、船舶周圍海面的安全管理、漁場巡視監督管理等，并對檢查漁船執行國家漁業法規的情況，保護水域環境，制止酷漁濫捕、違法排放油類、廢棄物及其他有害物質，維護漁場生產秩序，處理漁業生產糾紛，維護我國的海疆主權、海上能源通道安全、漁業權益以及海上醫療、海難救助等都起到很好的作用。

系統特點

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

采用高端圖像傳感器和智能圖像處理系統，顯著提高產品性能；

組合使用多種主被動光學傳感器，無論是在晴朗的白天、漆黑的夜間，都能有效發現、捕獲目標；

采用先進的角秒級高精度云臺機構，提升抗震性能，圖像穩定清晰；

采用標準化、模塊化設計技術，擴展性好，維護方便；

采用“三防”、密封設計技術，防護等級IP66；

遠洋助航系統采用光電跟蹤一體化結構設計（系統在接入雷達信號時，可對目標物體鎖定跟蹤）；系統整體結構采用一體化充氮式高密度氣密防護罩、自穩定陀螺結構角秒級云臺，適用于深海執法船舶、遠洋科學考察船舶、遠洋大型貨運船舶在大洋深處航行的安全助航。

系統主要功能

系統功能特點

通過建設在海岸線、近海海域、島嶼或者在執法船舶上的數字海洋監控系統設備，實現全天候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、海上防衛安全狀況、海上貨運船舶周邊安全狀況等進行動態可視化實時監控管理。

在監控指揮中心采用船舶跟蹤管理軟件、導航動態監測軟件、海面防入侵監測軟件或船舶入侵識別預警軟件等視頻管理平臺軟件，實現對各種使用于領域的各監控點多畫面實時監控、錄像、遠程遙控、報警處理和權限分配；

系統功能

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、發現目標，利用激光輔助照明模式查看目標細節，對重點區域設置預置點，重點監控；真正實現24小時無縫立體式動態監控。

高清透霧成像功能

數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在抗電磁干擾性、逐行掃描、畫面分辨率方面都擁有傳統模擬攝像機所不能比擬的優勢；色彩效果更加的逼真、富有層次感、畫面飽和度更佳。

三維遙控全方位監視，并可實現大倍數變焦

系統操作十分方便。通過軟件鼠標點擊或三維操縱鍵盤可以對監控范圍內目標進行搜索、觀察和監視，對需要重點監視的目標可放大特寫、抓拍圖片等操作。

目標定位(鎖定)功能

云臺具備水平轉角、垂直轉角定位參數的回傳功能，實現云臺與GIS系統的聯動集成。同時具備預置位、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，實現跟蹤監控。

具有良好的長期工作穩定功能

前端采集設備采用一體化結構，具有風阻小，抗震、抗風能力強，便于安裝、采用三防處理，有利于海域環境長時間使用的優點；系統云臺采用內部齒輪箱傳動機構配合減震裝置能夠有效地降低強風、震動對設備工作的影響，從而保持攝像系統的穩定，得到清晰、穩定的圖像；并對臺風具有強的抗風能力， 風速在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/秒的情況下設備不會損壞，系統適合長期海域環境使用，性能穩定。

具有電動變倍、聚焦等光學參數調整功能

可手動控制鏡頭的變倍、聚焦等操作，實現對目標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快速捕捉。

布防預警功能

可對管轄海域設置任意形狀的布防管理，在布防區內有船舶闖入時系統自動識別并發出預警。

高效多用途遠程監控

對海洋監測、海上邊防管理、傳統漁場管理、用海情況管理、海域管理、島嶼管理、海洋水質監控、海洋氣象云層監控、海域保護區管理、赤潮/貽貝監測等領域都會起到很好的作用。

遠洋助航功能

遠紅外系統適合在霧天和夜晚光線不足情況下船舶航行的需要，而可見光監控針對白天光線好的情況下實現超遠距離監控；系統可實現白天45公里以內，夜晚10公里以內的高效監控；特別是針對深海執法船舶、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區域，系統發現目標后自動識別預警，船舶工作人員可采取有效防衛、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。

系統組成

系統組成結構

數字海洋監控系統主要由“視頻采集系統—智能識別預警系統--數據傳輸系統——監控中心管理系統”四部分組成。

視頻采集系統：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、激光輔助照明系統、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。

智能識別預警系統：對管轄海域進行任意時間任意形狀的區域布防，當有船舶入侵時，系統自動識別，并發出預警信號。

傳輸系統：傳輸系統采用光纜有線傳輸方式或數字型動態偵測微波/3G/衛星等無線傳輸方式。

監控中心管理系統：主要有大屏幕顯示系統，視頻圖像存儲系統，數字視頻服務器回放設備，以及監控中心視頻管理軟件平臺（船舶導航動態監測軟件、禁航區闖入識別預警軟件、海面布防管理軟件、海域管理動態網絡視頻監控軟件等）是整個系統的指揮中樞。

系統拓撲圖

圖1中的傳輸系統可有多種選擇，在沿海岸線位置可采用鋪設光纖傳輸，在近海海域/船舶和近岸島嶼可使用3G網絡或者IP動態偵測微波系統傳輸，對于深海遠洋航行船舶可使用衛星系統傳輸；

本地視頻控制系統是專為深海執法船舶、遠洋貨運船舶、遠洋科考船舶而設計，在船艙內建設本地顯控系統，管理人員可在船艙內對船舶周圍1-45公里范圍海域狀況進行實時監控，并可將系統視頻圖像通過海事/海洋衛星傳到陸地指揮中心，對于某些特殊事件的處理，可實現陸地指揮與船舶執行相結合的可視化實時綜合調度管理。

結束語

數字海洋安全管理可視化遠程晝夜監控/智能識別預警系統的建設，將為海洋、海事、海監、海警、邊海防、海洋科考、遠洋貨運等多部門提供一套科學的、智能的、高效的，集監控、識別、預警功能于一體的綜合智能化視頻監控管理系統；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、漁業資源保護管理單位、遠洋貨運單位、海域生態保護管理單位、海洋水質監測管理單位、海洋氣象監測單位、海洋能源開發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助作用。

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