干支流交匯水域建設電子警察系統的思考

彭 緒, 田 池

(1.江蘇省鎮江第一中學，江蘇 鎮江212016；2.中船重工鵬力(南京)大氣海洋信息系統有限公司，江蘇 南京211106)

0 引言

內河航運作為我國綜合立體交通運輸體系的重要組成部分，具有運量大、成本低、占地少、能耗小等諸多優勢，是內外貿易和大宗物資運輸的最佳途徑。隨著內河航運的蓬勃發展，內河營運船舶數量大幅增長，通航密度越來越大，水上交通管理難度也在不斷提升。干支流交匯水域相當于城市主干道的“十字路口”，是內河通航環境最復雜、船舶流量最大、險情事故發生率最高的水域，也是水上交通管理的重點難點。因此，提升干支流交匯水域的交通管理水平是當前我國水上交通管理的迫切需要。

電子警察系統作為智能交通管理的一項比較成熟的科技應用，在陸路交通管理領域扮演著至關重要的作用，已成為維護陸路交通秩序的重要科技支撐。在城市道路交叉口設置電子警察，能夠將交通管理空間、時間肓點消除，交通管理監控范圍、時段得到擴大，一線交通警察工作壓力減輕，工作環境得到了改善[1]。雖然交通管理部門為了滿足水上交通安全管理的需求，相繼建設了船舶交通管理系統(VTS)、船舶自動設別系統(AIS)等信息化系統，但VTS和AIS在實際應用中存在信號盲區、缺少現場把控能力等缺點。隨著國家對現代化治理水平和治理能力的要求越來越高，水上交通管理對高清圖像監控的需求越來越迫切。如何借鑒運用當前陸上交通管理比較成熟的電子警察系統，提升干支交匯水域水上交通管理水平的工作勢在必行。

1 建設電子警察系統的意義

在江河干支流交匯水域建設電子警察系統具有十分重要的意義。其主要表現如下：

(1)電子警察系統可以充分發揮信息技術在水上安全監管中的支持保障作用，采取“能抓拍、編碼存儲、快速索引”等方式管理船舶，并關聯船舶相關數據，使船舶基本信息直觀反映在抓拍圖片上，增強了水上交通管理的精準性和有效性。

(2)電子警察系統可以實現24 h全天候監控，實現干支流交匯水域監管服務的可視化、智能化，從而有效降低交通管理部門現場駐守時間，大大緩解交通管理人力不足的問題。

(3)電子警察系統可以借助大數據實現船舶態勢分析、船舶流量統計等功能，最大限度地把各類數據和資源集中起來統籌使用，提升了安全監管效率。

(4)電子警察系統不僅可以有效消除水上交通管理在時間和空間上的盲點，而且可以有效擴大交通管理的監控時間和監控范圍，提升船舶駕駛人員的法治意識，進一步規范船舶駕駛人員的行為。

2 電子警察系統功能及發展趨勢

2.1 電子警察系統功能

電子警察系統在陸路交通管理中應用已經比較成熟，而且功能越來越強大，視頻監控、違章抓拍是電子警察系統的主要手段。水上交通管理與陸上交通管理雖然有很多不同，但也有共同點。一直以來，水上船舶信息化管理主要是基于雷達及AIS等傳感器作為獲取數據的來源。近年來，由于水上高清視頻監控發展的越來越快，水上電子警察系統的研發也逐漸開啟。2018年，長江與京杭運河交匯水域率先啟動了“水上電子警察系統”的研發使用。該水域的“水上電子警察系統”結合現有VTS系統、CCTV系統及相關船舶資料數據庫，融合近年來圖像識別技術取得的進展，主要實現了船舶遠程視頻監控指揮和船舶流量分時統計兩大功能。

2.2 發展趨勢

雖然該水域的探索對水上交通管理信息化來說是一項很大的突破，但目前來看還有很大的功能擴展空間。下一步，通過陸上電子警察系統功能的覆蓋和移植，可以實現以下七項功能。

(1)遠程視頻監控指揮。通過布設航道攝像機，實現干支交匯水域視頻監控全覆蓋。交通管理部門通過視頻監控了解整個水域船舶交通狀況，結合現有通訊設備組織船舶交通秩序并及時叫停危險航行行為，達到減少事故險情的目的。

(2)船舶流量分時統計。電子警察系統通過雷達回波計數的方式24 h不間斷的統計干支交匯水域船舶數量，生成24 h船舶流量變化曲線圖。通過對一段時間的總結比較，可以較為明確知曉船舶流量的變化態勢和高峰時段，從而在執法力量有限的情況下，科學合理地分配值班時間，將力量更多地向船舶流量高峰時間段傾斜。

(3)航行違章智能監測。通過對船舶AIS軌跡的連續跟蹤比對，針對未采用安全航速航行、未按照規定的航路航行等內河船舶重點違章行為自動識別和記錄。

(4)違章行為自動通知。經水上交通管理部門執法人員確認違章的船舶，系統可根據船舶的基本信息，通過大數據庫匹配船舶查找聯系人，向聯系人發送違章通知短信，告知其違章航行行為。

(5)重點船舶自動跟蹤。系統通過視頻監控、雷達信號、AIS等手段，自動檢測即將進入干支交匯水域的重點船舶，以特殊的符號進行標識，提醒水上交通管理部門重點關注。

(6)航行風險自動警告。系統根據船舶的航行速度、狀態、航向，以及周圍船舶航行狀態，對船舶航行態勢進行智能分析，提前預判是否存在船舶碰撞風險，并根據風險大小向執法人員發出不同等級的警告信號。

(7)交通管控輔助提醒。接入AIS、CCTV、VTS、氣象觀測等系統中的船舶流量、能見度、風力等影響通航的數據，通過系統設置標準。當這些數據超過設定的標準后，系統會自動提醒水上交通管理部門采用何種交通管制措施。例如：當風力大于7級、能見度小于1 000 m時，系統發出警示，水上交通管理部門根據提示實施對應的一級管控預案，要求船舶就近選擇安全水域拋錨扎霧、以策安全。

隨著5G時代的到來，視頻分析技術以及高清攝像頭的應用將進一步得到提升，電子警察系統功能也將升級擴展，未來電子警察系統視頻超清化、功能多樣化、信息共享化趨勢將更加明顯。加強水上電子警察系統研發，擴展水上電子警察系統功能，深化水上電子警察系統應用，對提升水上交通管理現代化水平，提升治理能力和治理體系現代化水平必將產生深遠影響。

3 問題及對策

水上交通管理與陸上交通管理存在很大差別，比如船舶沒有固定位置的牌照，船舶不像車輛那樣在路口固定位置停下來等待拍照，船舶違法行為比汽車違法行為更難抓拍證據等，這些差別決定了水上電子警察系統需要更加先進的技術。因此，如何把在航道中行駛的船舶自動抓拍下來是解決問題的關鍵。

(1)加強頂層設計，規范船舶牌照設置。陸上電子警察系統只需抓拍車牌即可識別汽車，確定違法車輛。船舶牌照設置的不合理等因素使水上電子警察系統識別船舶比較困難，因此，要加強頂層設計，從水上交通運輸管理系統制度制定出發，規范船舶牌照設置的位置、大小等，降低船舶自動抓拍的難度，為水上電子警察系統應用提供良好的基礎。

(2)加強技術研發，提高自動抓拍技術。目前在船舶自動抓拍方面的研究主要有王瑩等[2]提出的利用背景建模結合連通域分析的方法進行船舶目標檢測；王培玉等[3]提出了一種復雜碼頭環境下的船舶檢測與跟蹤；蔡丹等[4]在混合高斯模型的基礎上進一步對背景更新改進來檢測船舶目標。以上的船舶檢測方法是建立在背景差分割目標的基礎上，但這類算法有一個重要的缺陷，受光照變化、水波變化影響較大，容易出現對小目標漏檢或者誤檢的情況。下一步，要加大技術投入，結合當前5G商用趨勢，利用高清技術，有效提高水上電子警察的圖片清晰度，提升船舶抓拍的效果和準確率。

(3)加強綜合應用，提高系統檢索水平。船舶抓拍到大量的視頻數據，如果缺乏智能分析手段，缺少視頻檢索能力，會出現識別準確率降低、違法行為識別難等問題，因此，建立視頻索引數據庫并將其應用到水上電子警察系統中是非常重要的。利用多功能的視頻搜索庫，水上交通管理部門可以通過船舶的船型、船號、位置、時間等關鍵詞進行搜索相關的圖片以及視頻，從而極大降低水上交通管理部門的工作量。

4 結語

隨著信息技術的不斷發展，交通強國戰略的實施，政府治理體系和治理能力的現代化要求管理部門轉變思想觀念，提高信息化管理水平，從傳統的被動記錄、事后查證向事前預警、自動跟蹤、智能分析轉變。以陸路交通電子警察系統為基礎，加強水上電子警察系統研究應用具有可行性，而且十分必要，必將對改善干支交匯水域交通安全秩序產生積極影響，從而提升水上交通整體本質安全水平。