智能监控系统在数字海洋安全管理中的应用

■张建雄

智能监控系统在数字海洋安全管理中的应用

■张建雄

数字海洋安全管理可视化远程昼夜监控智能识别预警系统，采用数字视频处理、IP通信或光纤通信技术等先进技术，可对海域/海洋进行24小时实时监控，为海域、海洋边防安全管理等提供了良好的技术支撑。

系统描述

数字海洋安全管理可视化远程昼夜监控智能识别预警系统（以下简称数字海洋监控系统）是利用现代化的信息技术手段对管辖海域/海面状态、边海防管理、航标状态、岛屿管理、远洋航行管理等进行实时监视管理、智能识别预警及录像取证的重要设备，系统建设工作具有以下几方面的重要意义：

一是数字海洋监控系统配合卫星遥感技术，以动态视频的可观察性的有点，可直观的对海域安全、用海情况、海面航行安全管理起到积极的辅助作用。

二是数字海洋监控系统的使用能够有效减轻航道安全管理的劳动强度，实现全天候安全值班；并将推进我国现代航运安全建设，进一步提升航运管理设施现代化水平。

三是数字海洋监控系统对我国的安全防范将进一步加强，对边海防管理、反偷渡、反走私、反海盗等都起到很好的作用，对海事/海洋/海监/海警等海洋管理部门加强执法，会起到很好的积极有效的协助作用。

四是通过建设在海域沿岸的数字海洋监控系统，可对辖区海域实现有效的动态监控管理，防止非法用海/填海、非法排污、海水污染、沿海生物保护区/岛屿生态破坏、船舶入侵等事件的发生。

五是对我国渔业资源的保护管理将会起到很好的作用；系统建成后将协助渔政部门对我国传统渔场巡视并监督、检查渔船执行国家渔业法规的情况，保护和管理海域环境，制止酷渔滥捕、违法排放油类、废弃物及其他有害物质，维护渔场生产秩序，处理渔业生产纠纷时的调查取证；也用于监督、检查国际渔业协定的执行情况，维护我国的渔业权益等。

六是通过建设在执法船舶的数字海洋监控系统，可对海上交通安全、海上搜救指挥、VTS船舶调度指挥、海上施工作业安全远程监控、海域/海岸线安全管理远程监控、执法船远洋助航（夜航/雾航安全导航）、以及海上气象监控、海难救助、海上航线安全管理、防海盗袭击等都会起到很好的作用。

系统作用

随着安全信息化发展，传统的监控设备由于监控范围小、解晰度低、夜视能力差等问题已经不能满足航道、海域等大面积安全管理的应用需求。近年来由于远红外夜视技术、主动式激光照明技术、低照度高效透雾技术的发展和高清晰度远焦透雾镜头的应用，可以实现几倍或几十倍于传统监控设备的观察范围和夜视能力，并逐渐得到了用户认可，以逐步开始应用于不同需求行业，如边海防、海域管理、渔政管理、海洋监测、远洋助航、赤潮/贻贝监测等等。本公司借鉴国外先进技术，研制的可视化远程昼夜监控/智能识别预警系统具有全天候、跟踪速度快、覆盖面广、作用距离远、图像稳定清晰、智能化程度高、识别预警率高的特点，能为数字海洋、边海防管理、海域动态视频监控、大桥防撞等提供装备技术上的强力支持。

数字海洋监控系统是针对航道海运安全、海域安全、能源/物资通道安全等，安全监测需要而设计的视频监控综合处理系统，它集成了高性能成像系统和高精度云台控制系统（具有GIS联动、角度回传、雷达锁定功能）。该系统的前端采集设备建设在海域沿岸、海岛、执法船舶、科考船舶、远洋货运船舶等位置，采用光缆或无线通讯线路进行传输，显示与存储系统设备安装在调度管理中心或监控管理中心。系统组合采用百万像素高清透雾摄像机、长焦距自动变焦透雾镜头、远红外热成像系统、主动式激光辅助照明系统对监控目标进行观察、搜索、监视，无论是在白天、夜间均能全天候24小时工作，能高效的探测、识别和确认目标；特别是对执法船、远洋船的夜航/雾航起到很好助航作用。并在前端安装全智能化设计的软件识别预警功能硬件化集成模块式视频识别预警系统；对监控管理海域或船舶周界海面设置任意时间的布防，当有船舶侵入设防海域或驶入禁航区时，系统会自动识别并产生预警；加强了对海域管理的安全性监控、船舶周围海面的安全管理、渔场巡视监督管理等，并对检查渔船执行国家渔业法规的情况，保护水域环境，制止酷渔滥捕、违法排放油类、废弃物及其他有害物质，维护渔场生产秩序，处理渔业生产纠纷，维护我国的海疆主权、海上能源通道安全、渔业权益以及海上医疗、海难救助等都起到很好的作用。

系统特点

数字海洋监控系统采用了先进的机械传动技术、图像防抖动物理稳像技术和计算机图像处理技术，并嵌入图像稳定控制软件YCA-V1.0和图像细节增强处理软件YCA-V1.0，有效防止了海风及船舶的摇晃对视频造成的影响，并降低了强风对前端设备造成的损伤，同时可获得稳定的高质量视频图像。系统具有如下特点：

采用高端图像传感器和智能图像处理系统，显著提高产品性能；

组合使用多种主被动光学传感器，无论是在晴朗的白天、漆黑的夜间，都能有效发现、捕获目标；

采用先进的角秒级高精度云台机构，提升抗震性能，图像稳定清晰；

采用标准化、模块化设计技术，扩展性好，维护方便；

采用“三防”、密封设计技术，防护等级IP66；

远洋助航系统采用光电跟踪一体化结构设计（系统在接入雷达信号时，可对目标物体锁定跟踪）；系统整体结构采用一体化充氮式高密度气密防护罩、自稳定陀螺结构角秒级云台，适用于深海执法船舶、远洋科学考察船舶、远洋大型货运船舶在大洋深处航行的安全助航。

系统主要功能

系统功能特点

通过建设在海岸线、近海海域、岛屿或者在执法船舶上的数字海洋监控系统设备，实现全天候24小时成像，实时对用海情况、海域管理安全状况、海域边防安全状况、海上防卫安全状况、海上货运船舶周边安全状况等进行动态可视化实时监控管理。

在监控指挥中心采用船舶跟踪管理软件、导航动态监测软件、海面防入侵监测软件或船舶入侵识别预警软件等视频管理平台软件，实现对各种使用于领域的各监控点多画面实时监控、录像、远程遥控、报警处理和权限分配；

系统功能

昼夜成像功能

白天采用彩色成像模式，雾天采用透雾成像模式，夜晚采用远红外成像模式大范围搜索、发现目标，利用激光辅助照明模式查看目标细节，对重点区域设置预置点，重点监控；真正实现24小时无缝立体式动态监控。

高清透雾成像功能

数字百万像素透雾摄像机搭配高清晰自动变焦透雾镜头组成的可见光成像系统在抗电磁干扰性、逐行扫描、画面分辨率方面都拥有传统模拟摄像机所不能比拟的优势；色彩效果更加的逼真、富有层次感、画面饱和度更佳。

三维遥控全方位监视，并可实现大倍数变焦

系统操作十分方便。通过软件鼠标点击或三维操纵键盘可以对监控范围内目标进行搜索、观察和监视，对需要重点监视的目标可放大特写、抓拍图片等操作。

目标定位(锁定)功能

云台具备水平转角、垂直转角定位参数的回传功能，实现云台与GIS系统的联动集成。同时具备预置位、自动扫描、自动巡航、守望位功能；并在输入雷达信号后可自动锁定目标，实现跟踪监控。

具有良好的长期工作稳定功能

前端采集设备采用一体化结构，具有风阻小，抗震、抗风能力强，便于安装、采用三防处理，有利于海域环境长时间使用的优点；系统云台采用内部齿轮箱传动机构配合减震装置能够有效地降低强风、震动对设备工作的影响，从而保持摄像系统的稳定，得到清晰、稳定的图像；并对台风具有强的抗风能力， 风速在20米/秒的情况下可自动正常工作，30米/秒的情况下可手动正常工作，40米/秒的情况下设备不会损坏，系统适合长期海域环境使用，性能稳定。

具有电动变倍、聚焦等光学参数调整功能

可手动控制镜头的变倍、聚焦等操作，实现对目标细致观察和抓拍的需要，夜视开启时，镜头变倍与激光角度同步控制，非常适合对远距离目标快速捕捉。

布防预警功能

可对管辖海域设置任意形状的布防管理，在布防区内有船舶闯入时系统自动识别并发出预警。

高效多用途远程监控

对海洋监测、海上边防管理、传统渔场管理、用海情况管理、海域管理、岛屿管理、海洋水质监控、海洋气象云层监控、海域保护区管理、赤潮/贻贝监测等领域都会起到很好的作用。

远洋助航功能

远红外系统适合在雾天和夜晚光线不足情况下船舶航行的需要，而可见光监控针对白天光线好的情况下实现超远距离监控；系统可实现白天45公里以内，夜晚10公里以内的高效监控；特别是针对深海执法船舶、远洋科考船舶、集装箱货运船舶安全可起到很好的助航作用；特别是在远洋货运船舶在海盗多发区域，系统发现目标后自动识别预警，船舶工作人员可采取有效防卫、紧急呼救等措施，防止海盗袭击，确保海上能源/物资航线的安全。

系统组成

系统组成结构

数字海洋监控系统主要由“视频采集系统—智能识别预警系统--数据传输系统——监控中心管理系统”四部分组成。

视频采集系统：百万像素高清透雾摄像机、高清长焦距自动变焦透雾镜头、远红外夜视成像系统、激光辅助照明系统、高精度载重变速云台、高密度防护罩、前端控制柜等部分组成。

智能识别预警系统：对管辖海域进行任意时间任意形状的区域布防，当有船舶入侵时，系统自动识别，并发出预警信号。

传输系统：传输系统采用光缆有线传输方式或数字型动态侦测微波/3G/卫星等无线传输方式。

监控中心管理系统：主要有大屏幕显示系统，视频图像存储系统，数字视频服务器回放设备，以及监控中心视频管理软件平台（船舶导航动态监测软件、禁航区闯入识别预警软件、海面布防管理软件、海域管理动态网络视频监控软件等）是整个系统的指挥中枢。

系统拓扑图

图1中的传输系统可有多种选择，在沿海岸线位置可采用铺设光纤传输，在近海海域/船舶和近岸岛屿可使用3G网络或者IP动态侦测微波系统传输，对于深海远洋航行船舶可使用卫星系统传输；

本地视频控制系统是专为深海执法船舶、远洋货运船舶、远洋科考船舶而设计，在船舱内建设本地显控系统，管理人员可在船舱内对船舶周围1-45公里范围海域状况进行实时监控，并可将系统视频图像通过海事/海洋卫星传到陆地指挥中心，对于某些特殊事件的处理，可实现陆地指挥与船舶执行相结合的可视化实时综合调度管理。

结束语

数字海洋安全管理可视化远程昼夜监控/智能识别预警系统的建设，将为海洋、海事、海监、海警、边海防、海洋科考、远洋货运等多部门提供一套科学的、智能的、高效的，集监控、识别、预警功能于一体的综合智能化视频监控管理系统；有效的加强航道管理单位、海域管理单位、边海防安全管理单位、船舶管理单位、渔业资源保护管理单位、远洋货运单位、海域生态保护管理单位、海洋水质监测管理单位、海洋气象监测单位、海洋能源开发管理单位等多方面的管理力度，为我国的“蓝色国土”安全和我国能源、物资通道的安全起到重要的科技协助作用。

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