基于船舶視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能的海事監(jiān)管

譚晟

摘 要：本文從船舶視頻監(jiān)控系統(tǒng)的分布存儲(chǔ)和統(tǒng)一管理的方案規(guī)劃出發(fā)，分析平臺(tái)對(duì)船舶視頻監(jiān)控進(jìn)行統(tǒng)一管理，和運(yùn)輸船舶的本地視頻監(jiān)控管理與遠(yuǎn)程調(diào)度指揮，既可以為船舶水上交通安全提供有力支持和保障，也可以為海事部門(mén)執(zhí)法提供幫助。

關(guān)鍵詞：船舶 視頻監(jiān)控 存儲(chǔ)

近年來(lái)，隨著我國(guó)航運(yùn)事業(yè)的飛快發(fā)展，各種船舶視頻監(jiān)控系統(tǒng)也隨之興起，逐漸被開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于水路運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)控管理中。實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸船舶的本地視頻監(jiān)控管理、陸地視頻監(jiān)控管理和突發(fā)事件發(fā)生時(shí)的遠(yuǎn)程調(diào)度指揮，減少財(cái)產(chǎn)損失和保障生命安全，可以為水上交通安全提供有力的支持和保障，也為海事部門(mén)執(zhí)法提供視頻資源。

船舶視頻監(jiān)控系統(tǒng)是運(yùn)用最新的數(shù)字視頻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)建立的一套軟硬件相結(jié)合、嶄新的、完整的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。各應(yīng)用模塊可依據(jù)業(yè)務(wù)需要，部署在監(jiān)控中心及其他工作場(chǎng)所，使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上的圖像、數(shù)據(jù)得到最優(yōu)的利用?；诰W(wǎng)絡(luò)的船舶視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠按照對(duì)視頻質(zhì)量的具體要求提高到新的管理高度。實(shí)現(xiàn)以視頻監(jiān)控為主線，在更多、更大的范圍內(nèi)創(chuàng)建并激發(fā)全新的應(yīng)用模式，提高辦事及管理效率。本文通過(guò)一套船舶視頻監(jiān)控系統(tǒng)的分布存儲(chǔ)，統(tǒng)一管理的方案規(guī)劃進(jìn)行講述。

船舶視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)分為陸地調(diào)度指揮中心、船舶集團(tuán)監(jiān)控中心及船舶無(wú)線視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)。陸地調(diào)度指揮中心、船舶集團(tuán)監(jiān)控中心設(shè)置中心管理平臺(tái)及顯示大屏幕系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)把船舶無(wú)線視頻監(jiān)控在一個(gè)監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行管理、控制。系統(tǒng)由包括前端數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、控制管理層、視頻應(yīng)用層四個(gè)部分組成。前端的數(shù)據(jù)采集層由網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)機(jī)組成；數(shù)據(jù)傳輸層由交換機(jī)（負(fù)責(zé)交換數(shù)據(jù)）和 CPE（將數(shù)據(jù)發(fā)送到無(wú)線專網(wǎng)）組成；而控制管理層則分為控制管理中心、本地客戶端以及遠(yuǎn)程客戶端。各管理用戶以不同的權(quán)限負(fù)責(zé)不同職能的職責(zé)和不同的應(yīng)用。應(yīng)用管理層則由存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器以及結(jié)合第三方系統(tǒng)的應(yīng)用組成。監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)鏈路采用海事衛(wèi)星和專網(wǎng)線路，保障無(wú)線通信穩(wěn)定可靠。系統(tǒng)能夠兼容下一代網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，系統(tǒng)能夠?qū)υ邢到y(tǒng)進(jìn)行利用改造。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下圖2所示：

圖2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

船舶視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩部分組成，前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)位于船頭，船尾，駕駛室等重要場(chǎng)所，CPE和天線安裝于船頂位置，前端視頻流通過(guò)本地局域網(wǎng)絡(luò)傳送到前端存儲(chǔ)服務(wù)器集中存儲(chǔ)；同時(shí)利用航運(yùn)專網(wǎng)，將前端視頻流發(fā)送到長(zhǎng)江航運(yùn)綜合信息平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)對(duì)船舶視頻監(jiān)控進(jìn)行統(tǒng)一管理。對(duì)于管理部門(mén)而言，采用長(zhǎng)江航運(yùn)在線平臺(tái)進(jìn)行管理可以不受時(shí)間、地點(diǎn)限制，在授權(quán)的情況下可以隨時(shí)按需查看實(shí)時(shí)視頻和錄像，實(shí)現(xiàn)即插即用即看，使用方式相當(dāng)便捷。

系統(tǒng)主要特點(diǎn)如下：①分級(jí)和權(quán)限管理，上級(jí)比下級(jí)擁有優(yōu)先權(quán)；②實(shí)現(xiàn)分布式存儲(chǔ)、集中管理、集中控制、集中調(diào)度等功能；③以全數(shù)字方式顯示和錄像，圖像質(zhì)量穩(wěn)定不降低；④采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的圖像處理方式，保證圖像清晰有效，兼容性強(qiáng)；⑤傳輸網(wǎng)絡(luò)采用無(wú)線專網(wǎng)，帶寬高，保證了穩(wěn)定、可靠的傳輸；⑥系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，沒(méi)有復(fù)雜連接，運(yùn)維方便，降低運(yùn)維成本；⑦圖像數(shù)據(jù)更加人性化管理，數(shù)字圖像調(diào)用便捷、靈活；⑧擴(kuò)展性強(qiáng)，便于多級(jí)聯(lián)和擴(kuò)容，穩(wěn)定性高。

系統(tǒng)管理功能分析和規(guī)劃

1、存儲(chǔ)規(guī)劃

船舶視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，一路視頻流占用帶寬的大小則決定于其芯片的處理能力、分辨率大小、圖像效果等因素。而長(zhǎng)江時(shí)代通信無(wú)線專網(wǎng)擁有帶寬高，專網(wǎng)專用等特點(diǎn)，在多路視頻流的傳輸情況下，無(wú)線專網(wǎng)也完全能夠滿足船舶視頻監(jiān)控對(duì)帶寬的需求?？稍诖瞬渴鹨曨l存儲(chǔ)服務(wù)器，主要負(fù)責(zé)前端攝像機(jī)的參數(shù)記錄和視頻錄像與轉(zhuǎn)發(fā)，存儲(chǔ)服務(wù)器將視頻信息存儲(chǔ)于自帶硬盤(pán)中或者外接磁盤(pán)中。工作人員可對(duì)錄像的分辨率進(jìn)行調(diào)整，以減輕硬盤(pán)與系統(tǒng)的負(fù)荷?？梢葬槍?duì)不同的應(yīng)用選擇系統(tǒng)錄像功能包括實(shí)時(shí)錄像、定時(shí)錄像等錄像策略。另一方面，也可選擇在線存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，每路視頻每20秒存儲(chǔ)一張圖片到云服務(wù)器，用戶可以選擇有存儲(chǔ)歷史的任何一個(gè)時(shí)間段觀看視頻。

系統(tǒng)中攝像機(jī)壓縮格式是H.264，高清攝像機(jī)每路全實(shí)時(shí)視頻流量大概為4Mbps，標(biāo)清攝像機(jī)每路全實(shí)時(shí)視頻流量大概為2Mbps，冗余考慮以110%計(jì)算，則系統(tǒng)所需存儲(chǔ)容量計(jì)算如下表1到表3：

表1

系統(tǒng)總共需要存儲(chǔ)計(jì)算如下：

表2

考慮冗余的情況如下：

表3

2、系統(tǒng)管理功能

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，綜合信息平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)集中管理、集中控制、集中調(diào)度等，并能夠根據(jù)監(jiān)控終端返回的數(shù)據(jù)，為船舶提提供更加準(zhǔn)確，有效的服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)船舶的遠(yuǎn)程監(jiān)管。支持多臺(tái)服務(wù)器數(shù)據(jù)集中管理；通過(guò)健全的心跳偵測(cè)和冗余機(jī)制，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定工作；數(shù)據(jù)可跨服務(wù)器共享，如設(shè)備列表、視圖、地圖、錄像索引等；自動(dòng)偵測(cè)設(shè)備型號(hào)，支持對(duì)攝像機(jī)的分辨率、幀率和畫(huà)質(zhì)進(jìn)行設(shè)置；可遠(yuǎn)程配置重啟服務(wù)器；批量導(dǎo)入配置數(shù)據(jù)；自動(dòng)偵測(cè)服務(wù)器狀態(tài)；提供看門(mén)狗重啟服務(wù)；根據(jù)實(shí)際工作職責(zé)分配設(shè)備管理權(quán)限，不同的角色或用戶可管理不同的設(shè)備；跨服務(wù)器權(quán)限管理，提供9級(jí)的PTZ云臺(tái)操作優(yōu)先級(jí)，允許搶權(quán)控制。

3、現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控和采集

實(shí)現(xiàn)緊急突發(fā)事件處理過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像采集上報(bào)、實(shí)時(shí)音視頻交互、應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)支持，使得相關(guān)政府部門(mén)對(duì)應(yīng)急突發(fā)事件的情況了解更加全面、對(duì)突發(fā)事件的反應(yīng)更加迅速、對(duì)相關(guān)人員之間的協(xié)調(diào)更加充分、決策更加有依據(jù)。同時(shí)，系統(tǒng)還大大降低了工作人員的工作難度。通過(guò)配置高質(zhì)量的數(shù)碼攝像機(jī)和耳麥，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行高質(zhì)量的視頻采集以及音頻的實(shí)時(shí)采集和交互。搶險(xiǎn)人員觸發(fā)雙網(wǎng)絡(luò)視頻采集傳輸終端的抓拍按鈕，對(duì)事件現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拍照，圖片分辨率為704×576，抓拍的圖片存放到后臺(tái)服務(wù)器指定目錄下；也可以在客戶端進(jìn)行拍照，圖片分辨率為352×288，抓拍的圖片存放到計(jì)算機(jī)指定目錄下。該項(xiàng)功能利于圖片文件存檔、事件分析。

4、緊急報(bào)警信息的采集和聯(lián)動(dòng)管理

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，搶險(xiǎn)人員觸發(fā)雙網(wǎng)絡(luò)視頻采集傳輸終端的“視警”按鈕，系統(tǒng)會(huì)以聲音方式通知指揮中心，并在指揮中心大屏幕上彈出現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)畫(huà)面。同時(shí)也可以聯(lián)動(dòng)中心服務(wù)器錄像功能。系統(tǒng)具有同時(shí)處理多任務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的同時(shí)報(bào)警。支持多種報(bào)警方式，包括移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警、視頻丟失報(bào)警、錄像故障報(bào)警、定時(shí)器觸發(fā)報(bào)警；提供14種聯(lián)動(dòng)動(dòng)作：報(bào)警彈出報(bào)警畫(huà)面到指定客戶端（含遠(yuǎn)程），報(bào)警畫(huà)面可排序顯示；對(duì)指定設(shè)備進(jìn)行抓圖；設(shè)備轉(zhuǎn)到云臺(tái)預(yù)設(shè)位；開(kāi)啟/停止錄像；啟動(dòng)輪巡；發(fā)送郵件；視圖圖標(biāo)閃爍；彈出提示框；播放報(bào)警聲音；彈出報(bào)警預(yù)案；發(fā)送消息到I/O口以控制第三方設(shè)備；報(bào)警后發(fā)送消息到指定地址；可自定義報(bào)警日志內(nèi)容、類型、記錄頻率；報(bào)警日志可檢索，導(dǎo)出為excel表格。

5、監(jiān)控信息的存儲(chǔ)和備份

通過(guò)設(shè)備自帶錄像功能，實(shí)現(xiàn)本地錄像（功能可選）。也可以直接通過(guò)數(shù)碼攝像機(jī)錄像。

啟動(dòng)指揮中心的計(jì)算機(jī)中心管理服務(wù)器錄像功能，前端現(xiàn)場(chǎng)的音視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，編碼壓縮，傳送到應(yīng)急指揮中心的中心管理服務(wù)器，通過(guò)中心管理服務(wù)器進(jìn)行集中錄像。正在運(yùn)行的監(jiān)視器可對(duì)當(dāng)前監(jiān)視的視頻圖像，進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像。該功能利于對(duì)陽(yáng)光執(zhí)法過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，為事后取證提供依據(jù)。同時(shí)可對(duì)典型事件進(jìn)行編輯，為同行提供教材。

6、全方位云臺(tái)及周邊設(shè)備的控制

如果配置帶云臺(tái)的攝像機(jī)，指揮中心人員可以對(duì)云臺(tái)做全方位操作控制和攝像機(jī)鏡頭的光圈、焦距、景深距離的操作控制，全方位掌控現(xiàn)場(chǎng)情況。

7、電子地圖

系統(tǒng)支持電子地圖訪問(wèn)，以空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，將應(yīng)用數(shù)據(jù)與地圖有機(jī)結(jié)合，提供強(qiáng)大的空間分析和查詢功能，豐富的表達(dá)方式直觀地顯示結(jié)果。

8、GPS定位

系統(tǒng)支持GPS定位功能。GPS模塊與雙網(wǎng)絡(luò)視頻采集傳輸終端的RS232接口連接，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)GPS定位功能。

9、無(wú)線上網(wǎng)

把雙網(wǎng)絡(luò)視頻采集傳輸終端和筆記本電腦連接，就可以利用雙網(wǎng)絡(luò)視頻采集傳輸終端的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能，實(shí)現(xiàn)筆記本電腦的多線程無(wú)線上網(wǎng)。

總結(jié)

船舶管理公司通過(guò)船舶視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以直觀地通過(guò)視頻方式對(duì)船舶的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，為船舶管理提供有力支持。海事部門(mén)可以通過(guò)獲取的視頻對(duì)海事責(zé)任的判定，以及緊急事件發(fā)生時(shí)第一時(shí)間掌握實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)為相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案提供有力支持。

（作者單位：江西省廬山區(qū)地方海事處）