淺析雷達與視頻監(jiān)控聯(lián)動在長江蕪湖海事局監(jiān)管使用的可行性

吳志祥

摘 要：長江海事系統(tǒng)內(nèi)大部分轄段已實施了VTS系統(tǒng)，VTS系統(tǒng)作為海事監(jiān)管現(xiàn)代化的主要技術(shù)手段，但依然存在一些問題，在長江海事局現(xiàn)有硬件建設(shè)基礎(chǔ)上，為充分發(fā)揮VTS系統(tǒng)作用，本文考慮VTS系統(tǒng)融合長距離監(jiān)控系統(tǒng)，來完善VTS系統(tǒng)功能，提高海事監(jiān)管效能。

關(guān)鍵詞：VTS;視頻監(jiān)控;融合

中圖分類號：U692 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2019）12-0045-02

VTS系統(tǒng)是指由海事主管機關(guān)公布并實施的，旨在保障船舶航行安全，保護水域環(huán)境，提高船舶交通效率，能實現(xiàn)船舶動態(tài)監(jiān)管，并能為船舶提供交通服務(wù)的系統(tǒng)。

但是長江海事局目前使用的VTS項目依然存在一定的局限性，VTS系統(tǒng)雖然作為海事監(jiān)管的主動探測方式，但在船舶識別上有點過于依賴AIS系統(tǒng)信號。一旦目標船舶關(guān)閉AIS設(shè)備或是AIS設(shè)備故障，就會導(dǎo)致目標船舶無法有效識別。由于雷達探測所獲的目標信息不直觀，實際使用過程中雜波干擾導(dǎo)致虛假目標，影響目標判斷性與準確性，從而導(dǎo)致長江海事監(jiān)管存在以下痛點：

（1）在長江休漁期，時常有偷捕發(fā)生，無法及時有效監(jiān)管，影響漁業(yè)生態(tài)。

（2）無法實時監(jiān)視非法挖沙、盜采行為，威脅大橋、內(nèi)河及堤壩安全。

（3）臺風大霧等惡劣天氣發(fā)生時，無法實時感知江面船舶情況，停航期時有船舶非法作業(yè)。

（4）江面事故發(fā)生時，無法第一時間直觀地了解現(xiàn)場，影響快速救援效果，影響救援服務(wù)速度。

考慮到以上問題，在長江蕪湖海事局現(xiàn)行的雷達系統(tǒng)中引入遠距離、超遠距離視頻監(jiān)控，將雷達信號和視頻監(jiān)控信號進行聯(lián)動處理，并融合船舶識別系統(tǒng)（AIS）船舶信息，以此來提高船舶識別跟蹤的準確度，提升對違法違規(guī)船舶的監(jiān)管能力及證據(jù)獲取，提升江上快速救援服務(wù)水平，降低海事部門執(zhí)法成本，提高海事人員執(zhí)法效率。

1雷達與視頻監(jiān)控信號聯(lián)動的必然性

雷達系統(tǒng)具有探測主動性，對船舶目標識別準確度高，探索范圍足夠大，抗干擾能力強，不受天氣及能見度影響，但是所探測到的目標信息抽象非常不直觀，船舶信息源過于依賴AIS系統(tǒng)。

視頻監(jiān)控對江面觀察區(qū)域內(nèi)的目標觀察非常具有直觀性，但是存在突出的缺點就是觀察時對光學(xué)能見度依賴非常高，一般在惡劣天氣條件下監(jiān)控觀察范圍有限;無法探測船舶準確的方位、地理信息、速度等信息。工作人員在實際使用過程中存在搜索江面目標船舶的速度慢、效率低、精度差，操作繁瑣等問題。

目前，蕪湖海事局雷達系統(tǒng)與視頻監(jiān)控設(shè)備這兩類設(shè)備各成系統(tǒng)，雷達系統(tǒng)探測到船舶位置、運動方向和速度等信息無法自動傳遞給監(jiān)控設(shè)備，如果想要通過監(jiān)控獲取船舶目標實時信息就需要指揮中心執(zhí)勤人工進行信息綜合，無疑大大增加搜索時間及工作人員的工作量。考慮到實際需求，以現(xiàn)有硬件設(shè)施，系統(tǒng)改造升級花費代價較低，將雷達系統(tǒng)與視頻監(jiān)控進行聯(lián)動具有實際可行性。

雷達系統(tǒng)與視頻監(jiān)控聯(lián)動具有優(yōu)點：

（1）目標探測搜索速度快，減少搜索時間;

（2）可以直觀顯示船舶圖像，觀察船舶航行狀態(tài)，做好取證及監(jiān)管;

（3）可對轄區(qū)指定目標進行連續(xù)的視頻跟蹤;

（4）信息化集成度增加，減少監(jiān)管人員工作強度及工作量。

2蕪湖海事局現(xiàn)有雷達系統(tǒng)描述

現(xiàn)有的VTS系統(tǒng)在使用過程中具有以下特點：

（1）利用電磁波反射原理對江面船舶探測，搜索范圍較大，其探測半徑達到幾十公里，可以全天候、24小時對長江江面船舶實施監(jiān)管。

（2）數(shù)據(jù)多系統(tǒng)融合，雷達探測到的目標可與AIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及船舶信息數(shù)據(jù)庫進行匹配關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)船舶目標精準識別并分類管理。

（3）系統(tǒng)信息化開發(fā)程度高，使用功能較為完善，包括船只探測及識別、船舶實時監(jiān)控和查詢服務(wù)、指揮調(diào)度、記錄回放、統(tǒng)計分析以及系統(tǒng)設(shè)置等功能。

蕪湖海事局VTS系統(tǒng)在架構(gòu)上可劃分為指揮中心應(yīng)用平臺、信息傳輸子系統(tǒng)及岸基站子系統(tǒng)3層應(yīng)用。指揮中心應(yīng)用平臺是對來自于岸基站子系統(tǒng)的各項數(shù)據(jù)進行處理、融合、標識、存儲、回放，其核心部署了船舶數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、雷達數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、存儲服務(wù)器等;信息傳輸子系統(tǒng)是岸基站子系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳和指揮中心應(yīng)用平臺各種控制指令下發(fā)的信息傳輸網(wǎng)絡(luò);岸基站子系統(tǒng)包括多岸基雷達子系統(tǒng)、AIS子系統(tǒng)、氣象系統(tǒng)、甚高頻子系統(tǒng)等。AIS子系統(tǒng)利用AIS基站設(shè)備接收站點周圍船舶主動推送的船舶信息（船名、MMSI、經(jīng)緯度、類型等）后，將數(shù)據(jù)傳至指揮中心應(yīng)用平臺進行處理，以此識別船舶，提高船舶跟蹤的精度。甚高頻子系統(tǒng)通過岸基雷達站VHF基站設(shè)備，方便指揮中心人員與轄區(qū)江面船只開展有效通話。氣象系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控雷達岸基站點的所在天氣情況，提供所在區(qū)段氣象數(shù)據(jù)，便于指揮人員為航行船舶提供警示。

3遠距離視頻監(jiān)控系統(tǒng)描述

現(xiàn)有的遠距離視頻監(jiān)控技術(shù)已成熟，在海事系統(tǒng)中也有所使用，用于橋梁、港口、渡口等場所。遠距離攝像機監(jiān)控距離能夠達到十幾公里，與岸基雷達監(jiān)控半徑相當。攝像機集成可見光和熱成像攝像頭部件后，在夜間、雨霧天也可以借助熱成像或輔助光源進行目標探測，以此來達到對航行船舶監(jiān)控的目的。遠距離視頻監(jiān)控在硬件與軟件上已經(jīng)足夠滿足雷達與視頻監(jiān)控聯(lián)動系統(tǒng)使用需求。

遠視頻監(jiān)控獲得的圖像信息既包含船舶目標所處的空間地理位置、水域環(huán)境、天氣氣象信息，又包含船舶目標實物的靜態(tài)信息與船舶目標運動的動態(tài)信息。通過攝像頭，可以清晰看到距離范圍船舶的船名、船舶編號等信息，可以與船舶數(shù)據(jù)庫進行圖片比對，以此核查船舶信息。攝像頭的紅外、熱成像功能保證夜晚能見度低時仍然可以對船舶進行重點監(jiān)控，能夠預(yù)判船型、大小及種類等，并能夠?qū)σ曨l記錄下的船舶航跡，違規(guī)行為進行記錄回放。

遠距離監(jiān)控系統(tǒng)由前端遠距離視頻監(jiān)控設(shè)備、信號采集與處理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸與控制系統(tǒng)等組成。工作原理是通過由集成高分辨率攝像機、遠程變焦鏡頭及高精度數(shù)字云臺組成的前端設(shè)備監(jiān)控目標，采集設(shè)備對目標圖像進行采集后編碼傳輸，并保存在磁盤陣列或硬盤錄像機中。

4雷達與視頻監(jiān)控聯(lián)動系統(tǒng)方案實施

具體實施內(nèi)容是：①由雷達探測、發(fā)現(xiàn)、跟蹤船舶目標;②通過聯(lián)動技術(shù)，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠跟蹤轄區(qū)江面水域指定的船舶目標;③將被跟蹤的船舶視頻圖像遠程傳輸?shù)街笓]中心，輔助工作人員能夠更好地做出更客觀、準確的決策。

雷達與視頻監(jiān)控聯(lián)動系統(tǒng)組成（如圖1）：

（1）雷達系統(tǒng)：現(xiàn)有的雷達站，負責探測跟蹤江面水域內(nèi)的船舶目標。

（2）視頻監(jiān)控：遠距離視頻監(jiān)控系統(tǒng)負責對雷達探測的目標進行視頻直觀確認。

（3）網(wǎng)絡(luò)通信：前端岸基雷達、視頻監(jiān)控設(shè)備的信息與處理服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信。通過雷達與遠距離視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，共同對船舶目標進行監(jiān)管、跟蹤，并將監(jiān)控圖像進行傳輸、存儲，可供隨時調(diào)閱查找。遠程網(wǎng)絡(luò)傳輸雷達視頻信息與視頻監(jiān)控圖像至指揮中心，以方便指揮中心人員使用及控制。

（4）雷達追蹤：對前端岸基雷達采集的信號進行處理，形成追蹤的船舶目標。將追蹤的船舶目標信息傳輸給遠距離視頻監(jiān)控系統(tǒng)的云臺，通過云臺來控制視頻監(jiān)控角度、焦距，以此來實現(xiàn)遠距離視頻監(jiān)控自動、高效地發(fā)現(xiàn)并跟蹤船舶目標。

（5）遠程終端：指揮中心人員在操作終端可指示需要跟蹤的船舶目標，可顯示雷達探測的視頻畫面和遠距離監(jiān)控系統(tǒng)的視頻畫面，對目標船舶進行日常監(jiān)管。

圖1 ?雷達與視頻監(jiān)控聯(lián)動系統(tǒng)組成

5總結(jié)

海事局在現(xiàn)有的基礎(chǔ)硬件設(shè)施上，將雷達與視頻監(jiān)控聯(lián)動后，能夠更好開展船舶管理，可以實時進行抓拍取證，可以作為執(zhí)法依據(jù);可以更好地觀察、跟蹤船舶，提高目標搜索和跟蹤的速度和精度，提高江上搜索救援行動效率;降低指揮中心人員的工作強度，提高雷達系統(tǒng)與遠距離視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用價值。

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