一種AIS輔助的全天候海底電纜安全監(jiān)控系統(tǒng)

吳飛龍，李星蓉，李永倩，鄭小莉

（1.福州電業(yè)局，福建福州 350009;2.華北電力大學(xué)，河北保定 071003）

一種AIS輔助的全天候海底電纜安全監(jiān)控系統(tǒng)

吳飛龍1，李星蓉2，李永倩2，鄭小莉1

（1.福州電業(yè)局，福建福州 350009;2.華北電力大學(xué)，河北保定 071003）

對(duì)海底電纜上方過往船舶的全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)是避免錨害的有效手段，根據(jù)福建平潭跨海電網(wǎng)110 kV光電復(fù)合海底電纜安全監(jiān)控的迫切需要，設(shè)計(jì)了一種紅外熱成像儀與加長(zhǎng)焦大鏡頭的可見光攝像機(jī)相結(jié)合的長(zhǎng)距離、全天候視頻監(jiān)控系統(tǒng);提出了一種通過用AIS作為輔助對(duì)所監(jiān)視海域進(jìn)行網(wǎng)格劃分來設(shè)置攝像機(jī)云臺(tái)預(yù)置位的方法;通過服務(wù)器后臺(tái)軟件對(duì)視頻信號(hào)、AIS信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)工作?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)性能滿足對(duì)3.5 km光電復(fù)合海纜全天候監(jiān)測(cè)的要求。

紅外熱成像儀;監(jiān)控系統(tǒng);預(yù)置位;數(shù)據(jù)融合

海底電纜的安全運(yùn)行直接關(guān)系到海島地區(qū)的正常用電與通信。為了保證海底電纜的安全可靠運(yùn)行，現(xiàn)有的方法是在海纜禁錨區(qū)設(shè)立禁錨牌給過往船舶以警示，同時(shí)電力局專門設(shè)置一些專業(yè)班組在海纜登陸點(diǎn)附近進(jìn)行24 h值班，并配備高放大倍數(shù)的望遠(yuǎn)鏡對(duì)進(jìn)入禁錨區(qū)的船舶進(jìn)行監(jiān)視，必要時(shí)通過電臺(tái)喊話的方式對(duì)在禁錨區(qū)拋錨的船舶提出警告。這種方法人力投入大，而且很難做到24 h無疏漏地監(jiān)視。有些船舶不能自覺遵守規(guī)定，在禁錨區(qū)拋錨的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，給海底電纜的安全運(yùn)行帶來很大的隱患。因此，迫切需要研發(fā)高性能的視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)海底電纜上方的過往船舶進(jìn)行監(jiān)視。

目前視頻監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在電力系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。一些電力公司在變電站、電廠安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)視、遠(yuǎn)程攝像機(jī)控制、數(shù)字視頻錄像等功能［1－3］，對(duì)實(shí)現(xiàn)變電站、部分發(fā)電廠無人值守、縮短電力設(shè)備檢修時(shí)間、節(jié)約運(yùn)行成本等起到了積極作用。趙振兵等人在視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)上增加紅外溫度檢測(cè)設(shè)備，設(shè)計(jì)開發(fā)了集視頻監(jiān)控與紅外溫度檢測(cè)功能于一體的電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［4］。該系統(tǒng)可以在視頻監(jiān)控畫面上選擇特定的電氣設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程紅外測(cè)溫，已經(jīng)在變電站設(shè)備監(jiān)測(cè)中得到實(shí)際應(yīng)用。在海港碼頭，視頻監(jiān)控系統(tǒng)常用于對(duì)船舶的監(jiān)視。周劍敏、王捷等人針對(duì)港口船舶視頻監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用中需要人工操作的不方便性，開發(fā)了智能船舶動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（Automatic Identification System，AIS）獲取港內(nèi)船舶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，通過驅(qū)動(dòng)多智能球攝像機(jī)陣列對(duì)待監(jiān)測(cè)船舶進(jìn)行智能排序定位，實(shí)現(xiàn)了對(duì)航行船舶的自動(dòng)化智能視頻跟蹤［5］。但是由于采用了智能球攝像機(jī)，該系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)對(duì)距離較近的海港內(nèi)船舶的跟蹤錄像，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)的跟蹤錄像。另外，為了保障船舶的安全航行，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在船舶內(nèi)部設(shè)備監(jiān)視、海盜襲擊監(jiān)視等方面也得到了廣泛應(yīng)用。但是把AIS與視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合起來用于海底電纜安全監(jiān)測(cè)的研究還鮮有提及。本文設(shè)計(jì)了一種將AIS與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合的長(zhǎng)距離、全天候海底電纜安全監(jiān)控系統(tǒng);提出了一種用AIS作為輔助，對(duì)所監(jiān)視海域進(jìn)行網(wǎng)格劃分來設(shè)置攝像機(jī)云臺(tái)預(yù)置位的方法;服務(wù)器后臺(tái)軟件通過對(duì)采集到的AIS信息進(jìn)行處理，生成控制云臺(tái)動(dòng)作的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)攝像機(jī)對(duì)進(jìn)入禁錨區(qū)的船舶進(jìn)行跟蹤錄像。

1 系統(tǒng)組成

AIS輔助的全天候海底電纜安全監(jiān)控系統(tǒng)由全天候視頻監(jiān)控系統(tǒng)、AIS、信號(hào)傳輸系統(tǒng)、服務(wù)器信息管理系統(tǒng)及監(jiān)控終端組成，系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成框圖

全天候視頻監(jiān)控系統(tǒng)用于晝夜采集海纜上方禁錨區(qū)內(nèi)過往船舶信息，搜索和記錄肇事嫌疑船只，并為肇事理賠提供影像證據(jù)。AIS接收機(jī)實(shí)時(shí)接收進(jìn)入禁錨區(qū)的船舶上的船載AIS發(fā)射機(jī)發(fā)出的包含船舶號(hào)、船舶名稱、船舶速度、經(jīng)緯度等的AIS信息，并將這些信息發(fā)送到服務(wù)器;為了確定進(jìn)入禁錨區(qū)船舶的位置和自動(dòng)跟蹤肇事嫌疑船只，根據(jù)海纜施工圖中給出的海纜路由坐標(biāo)，預(yù)先計(jì)算出禁錨區(qū)不同位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)，并將禁錨區(qū)劃分為78個(gè)網(wǎng)格，采用船載AIS發(fā)射機(jī)作為輔助模擬運(yùn)動(dòng)船舶，攝像機(jī)跟蹤的方法完成攝像機(jī)云臺(tái)預(yù)置位設(shè)置;服務(wù)器后臺(tái)軟件對(duì)視頻信號(hào)、AIS信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，使整個(gè)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)工作，在發(fā)現(xiàn)進(jìn)入禁錨區(qū)船舶的速度低于告警閾值或者停留在海纜上方時(shí)，給出告警信息提示相關(guān)人員進(jìn)行處理，并自動(dòng)控制攝像機(jī)的云臺(tái)動(dòng)作，調(diào)整攝像機(jī)到此禁錨區(qū)對(duì)肇事嫌疑船舶進(jìn)行跟蹤錄像。系統(tǒng)工作在B/S（browse/server）模式下，監(jiān)控終端及服務(wù)器通過交換機(jī)與全天候視頻監(jiān)控系統(tǒng)相連，用于以瀏覽器方式訪問整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。

2 全天候視頻監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 全天候視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雖然視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在電力、交通、安防等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是普通視頻監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋范圍都比較小，所用攝像機(jī)探測(cè)距離較近，例如，常用的高速球攝像機(jī)的監(jiān)視距離一般不超過300 m，而且普通攝像機(jī)都只能工作在白天，晚上和陰雨天不能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的監(jiān)視，無法滿足對(duì)長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里海纜上方過往船舶的全天候監(jiān)視的要求。本文設(shè)計(jì)了一種將紅外熱成像儀與加長(zhǎng)焦大鏡頭的可見光攝像機(jī)相結(jié)合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)公里海纜上方區(qū)域的長(zhǎng)距離、全天候安全監(jiān)視，系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。

系統(tǒng)采用槍式高清晰度數(shù)字?jǐn)z像機(jī)對(duì)禁錨區(qū)進(jìn)行晝間監(jiān)視，為了增大攝像機(jī)的有效覆蓋范圍，設(shè)計(jì)了槍式攝像機(jī)與長(zhǎng)焦大鏡頭的組合結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)焦大鏡頭的焦距達(dá)到1 200 mm，二者組合后可以很容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)公里長(zhǎng)海纜上方過往船舶的監(jiān)視;為了減小雨霧對(duì)攝像效果的影響，為攝像機(jī)鏡頭配置了一套具有圖像處理功能的透霧模塊，有效地改善了雨霧天圖像的清晰度。紅外熱成像儀采用了熱成像連續(xù)變焦技術(shù)，能夠大范圍搜索和識(shí)別遠(yuǎn)處目標(biāo);鏡頭采用非球面硒化鋅、鍺材料，成像清晰，最小溫度分辨率達(dá)50 mK。該紅外熱成像儀外殼堅(jiān)固，密封性能好，內(nèi)充氮?dú)?，不受雨水、灰塵的破壞，能夠穿透灰塵、煙霧、雨雪和黑暗，可以很好地彌補(bǔ)可見光攝像機(jī)不能在夜間監(jiān)視的不足。

可見光攝像機(jī)與紅外熱成像儀采集到的圖像分別經(jīng)過一個(gè)視頻通道傳送到監(jiān)控室的網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)，網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行壓縮編碼處理并存儲(chǔ)，然后通過交換機(jī)把視頻信息傳送到服務(wù)器及其他監(jiān)控終端。服務(wù)器對(duì)視頻信號(hào)、AIS信息進(jìn)行綜合處理，產(chǎn)生控制云臺(tái)動(dòng)作的命令，協(xié)調(diào)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)工作，在發(fā)現(xiàn)肇事嫌疑船舶時(shí)發(fā)出報(bào)警，提醒工作人員采取相應(yīng)的措施。監(jiān)控終端用于實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控信息的瀏覽、設(shè)備參數(shù)配置、視頻圖像顯示等功能。

2.2 攝像機(jī)云臺(tái)預(yù)置位設(shè)置方法

在普通視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，通常采用將實(shí)景中的一些感興趣的目標(biāo)點(diǎn)直接存儲(chǔ)到預(yù)置位的方法來設(shè)置攝像機(jī)云臺(tái)的預(yù)置位。在本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，由于監(jiān)視目標(biāo)的背景是海面，而在大海中不像在變電站、電廠等場(chǎng)景中有大量靜止的興趣點(diǎn)可以選作目標(biāo)位置直接進(jìn)行存儲(chǔ)，所以無法像普通視頻監(jiān)控系統(tǒng)那樣采用找興趣點(diǎn)的方法實(shí)現(xiàn)預(yù)置位設(shè)置。為了對(duì)海纜上方被監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行攝像機(jī)云臺(tái)預(yù)置位設(shè)置，本文利用AIS作為輔助對(duì)監(jiān)測(cè)海域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并利用網(wǎng)格中心的經(jīng)緯度坐標(biāo)進(jìn)行攝像機(jī)云臺(tái)預(yù)置位的設(shè)置，這種方法可以有效地解決在海面上難以尋找興趣點(diǎn)的問題。

監(jiān)測(cè)海域網(wǎng)格劃分的方法如圖3所示，圖中A，B，C三條線為福州電業(yè)局110 kV光電復(fù)合海纜中的三相電纜，海纜總長(zhǎng)約3.5 km，各相之間的距離為60 m。根據(jù)離海纜距離的不同，設(shè)置不同的告警級(jí)別，距離海纜越近的區(qū)域告警級(jí)別設(shè)置越高，距離海纜越遠(yuǎn)的區(qū)域告警級(jí)別設(shè)置越低。在垂直海纜的方向，綜合考慮船舶航行速度以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)所需反應(yīng)時(shí)間，以三相海纜的中間相為中心，在兩側(cè)分別設(shè)置800 m的禁錨區(qū)，靠近海纜中間相兩側(cè)各400 m為高度禁錨區(qū)，對(duì)于進(jìn)入高度禁錨區(qū)的船舶要求及時(shí)報(bào)警以提醒值班人員采取相應(yīng)措施，同時(shí)驅(qū)動(dòng)攝像機(jī)對(duì)船舶進(jìn)行跟蹤錄像。遠(yuǎn)離海纜的400 m分為兩個(gè)告警級(jí)別，每200 m設(shè)置一個(gè)級(jí)別，這樣三相海纜的兩側(cè)分別有三個(gè)級(jí)別的告警區(qū)域。沿著海纜的3.5 km海域被均勻地劃分成13份，與垂直海纜方向的禁錨區(qū)劃分結(jié)合起來共將海纜所在海域劃分成78個(gè)長(zhǎng)方形區(qū)域。根據(jù)施工圖上的海底電纜位置信息，計(jì)算出每個(gè)長(zhǎng)方形區(qū)域中心位置的坐標(biāo)，然后利用船載AIS發(fā)射機(jī)作輔助，借助航行中的船舶作為參照物，以攝像機(jī)跟蹤的方式，對(duì)每個(gè)長(zhǎng)方形區(qū)域的中心位置坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定測(cè)量及存儲(chǔ)，從而完成預(yù)置位設(shè)置。

圖3 用于預(yù)置位設(shè)置的網(wǎng)格劃分

2.3 攝像機(jī)云臺(tái)偏轉(zhuǎn)角矢量計(jì)算

為了準(zhǔn)確地獲取進(jìn)入禁錨區(qū)的船舶的圖像信息，監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻設(shè)備必須與AIS信息聯(lián)動(dòng)工作。視頻監(jiān)控與AIS信息聯(lián)動(dòng)主要需要考慮云臺(tái)偏轉(zhuǎn)角度和方向的確定問題，偏轉(zhuǎn)角矢量計(jì)算模型如圖4所示。

圖4中，（a，b）為攝像機(jī)所在位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)，該坐標(biāo)是固定值，可提前測(cè)定。假設(shè)（i，j）為上一時(shí)刻攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)位置的經(jīng)緯度坐標(biāo);（c，d）為本時(shí)刻需要調(diào)整到的位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)，（c，d）需從接收到的AIS信息中提取。為了得到直觀的位置信息，需要進(jìn)行經(jīng)緯度距離與實(shí)際距離的換算。因?yàn)榈厍蛏纤薪?jīng)線的長(zhǎng)度都相等，所以全球各地緯度1°的間隔長(zhǎng)度都相等，大約為111.12 km/1°。赤道上經(jīng)度間隔1°對(duì)應(yīng)地面上的弧長(zhǎng)大約也是111.12 km，由于各緯線長(zhǎng)度從赤道向兩極遞減，所以在各緯線上經(jīng)度差1°的弧長(zhǎng)不相等。在同一條緯度為α的緯線上，經(jīng)度1°對(duì)應(yīng)的實(shí)際弧長(zhǎng)大約為111.12cosα km。因此，只要知道了任意兩地間的經(jīng)緯度差，就可以計(jì)算它們之間的實(shí)際距離。本文擬監(jiān)測(cè)的110 kV光電復(fù)合海纜附近海域的緯度為25.43°，在此區(qū)域經(jīng)度每度對(duì)應(yīng)的距離約為

AB兩點(diǎn)間的距離可近似表示為

其他邊的長(zhǎng)度也可按此方法求得。由三角形余弦定理可知攝像機(jī)所需偏轉(zhuǎn)的角度A滿足

利用經(jīng)度坐標(biāo)配合矢量運(yùn)算，可以得到控制云臺(tái)偏轉(zhuǎn)方向的參數(shù)。假設(shè)攝像機(jī)由西南往東北監(jiān)視，當(dāng)C點(diǎn)經(jīng)度與B點(diǎn)經(jīng)度的差值為負(fù)時(shí)，說明C點(diǎn)在B點(diǎn)的西邊，云臺(tái)應(yīng)該往左偏轉(zhuǎn)，反之則往右偏轉(zhuǎn)。當(dāng)AIS接收機(jī)接收到進(jìn)入禁錨區(qū)的船舶發(fā)來的AIS信息后，將AIS信息發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器后臺(tái)軟件對(duì)此AIS信息進(jìn)行解析，得到船舶名稱、船舶號(hào)、船舶速度、船舶所在位置的經(jīng)緯度等信息，并進(jìn)行存儲(chǔ)，然后把經(jīng)緯度信息代入式（2）～式（4）中，求得偏轉(zhuǎn)角度的大小，再結(jié)合經(jīng)度矢量計(jì)算，得到偏轉(zhuǎn)的方向參數(shù)，從而控制攝像機(jī)云臺(tái)動(dòng)作，對(duì)進(jìn)入禁錨區(qū)的船舶進(jìn)行跟蹤錄像，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)工作。

3 后臺(tái)管理軟件設(shè)計(jì)

后臺(tái)管理軟件是AIS輔助的長(zhǎng)距離、全天候海底電纜安全監(jiān)控系統(tǒng)的核心，其性能優(yōu)劣直接決定監(jiān)控系統(tǒng)的智能化程度。本文研制的后臺(tái)管理軟件包括數(shù)據(jù)管理、AIS信息管理、視頻信息管理、設(shè)備接口管理四個(gè)模塊。為了開發(fā)、維護(hù)和升級(jí)的方便，后臺(tái)管理軟件采用B/S架構(gòu)，考慮到兼容性和成本，采用微軟公司的SQL Server建立后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。后臺(tái)管理軟件功能結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 軟件功能結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)管理模塊通過對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的顯示、集成與融合來完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理、顯示設(shè)置管理、數(shù)據(jù)備份管理三部分功能。數(shù)據(jù)管理模塊通過AIS接收機(jī)和網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口獲得原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、分類、預(yù)處理后作為監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后根據(jù)海纜監(jiān)測(cè)的要求對(duì)導(dǎo)入的監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析處理，以便操作人員查看與判斷。

后臺(tái)管理軟件通過交換機(jī)與網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)相連，進(jìn)行視頻信號(hào)的接收、顯示、存儲(chǔ)和云臺(tái)控制。當(dāng)攝像機(jī)偏轉(zhuǎn)跟蹤錄像時(shí)，對(duì)攝像機(jī)云臺(tái)發(fā)送的偏轉(zhuǎn)命令按照優(yōu)先級(jí)組織在一個(gè)隊(duì)列中，報(bào)警等級(jí)高的排在前面，有新的報(bào)警時(shí)隊(duì)列重新生成。視頻信息管理模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻顯示、歷史圖像顯示、歷史記錄查詢功能，以便遠(yuǎn)方工作人員實(shí)時(shí)掌握海纜上方船舶狀態(tài)，并在遇到錨害事故時(shí)，調(diào)用歷史記錄，獲得理賠影像證據(jù)。

后臺(tái)管理軟件通過網(wǎng)絡(luò)接口與串口轉(zhuǎn)換模塊與AIS接收機(jī)相連，接收船載AIS發(fā)射機(jī)發(fā)來的AIS信息，并根據(jù)AIS協(xié)議解析碼流，提取船舶AIS信息，如船舶號(hào)、船舶狀態(tài)、對(duì)地速度和航向、船舶經(jīng)緯度等。AIS信息管理模塊的數(shù)據(jù)處理線程繪制船舶運(yùn)行軌跡并實(shí)時(shí)顯示船舶信息，用于進(jìn)行錨害判斷和預(yù)警處理。解析后的AIS信息放入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)并進(jìn)行篩選，保留禁錨區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，然后經(jīng)數(shù)據(jù)管理線程進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，以便在出現(xiàn)錨害事故時(shí)調(diào)用歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史記錄查詢，獲得肇事嫌疑船舶的信息。

4 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

本文設(shè)計(jì)的AIS輔助的長(zhǎng)距離、全天候海底電纜安全監(jiān)控系統(tǒng)于2012年4月5日完成現(xiàn)場(chǎng)施工并投入運(yùn)行，運(yùn)行效果良好，實(shí)現(xiàn)了福州電業(yè)局為海島供電的3.5 km、110 kV光電復(fù)合海底電纜上方過往船舶的全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，解決了由值班人員長(zhǎng)期在海邊監(jiān)控室24 h人工監(jiān)視、由電臺(tái)喊話警告肇事嫌疑船舶的困難。

監(jiān)控系統(tǒng)拍攝的船舶照片如圖6所示，由圖可見，從可見光攝像機(jī)拍攝的1.5 km處船舶的圖像中可以清楚地看到船舶的名稱，從紅外熱成像儀在午夜拍攝的2 km處船舶的圖像中可以清晰地看到船舶的輪廓。上述兩個(gè)距離參數(shù)是通過從接收到的AIS信息中提取船舶的經(jīng)緯度信息計(jì)算得出的，具有較高的準(zhǔn)確度。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在海纜登陸點(diǎn)附近的監(jiān)控站中，距離需要重點(diǎn)監(jiān)視的主航道禁錨區(qū)約1 km，系統(tǒng)采用市電供電既很好地滿足了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海纜上方過往船舶的要求，又節(jié)約了投資，提高了可靠性，為海纜的安全運(yùn)行提供了可靠保障。

圖6 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)照片

5 結(jié)論

本文通過對(duì)福建平潭跨海電網(wǎng)110 kV光電復(fù)合海底電纜長(zhǎng)距離、全天候監(jiān)視的要求進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一種紅外熱成像儀與加長(zhǎng)焦大鏡頭的可見光攝像機(jī)相結(jié)合的長(zhǎng)距離、全天候安全監(jiān)控系統(tǒng)，并完成了現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試。提出了通過采用AIS作為輔助對(duì)所監(jiān)視海域進(jìn)行網(wǎng)格劃分來進(jìn)行攝像機(jī)云臺(tái)預(yù)置位設(shè)置的方法。服務(wù)器后臺(tái)軟件通過對(duì)視頻信號(hào)、AIS信息進(jìn)行綜合處理，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)工作及報(bào)警提示，方便了用戶在遠(yuǎn)程通過電力專網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的管理，以及對(duì)海纜上方過往船舶狀況的掌握，有利于管理人員及時(shí)作出預(yù)判。運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此系統(tǒng)滿足對(duì)3.5 km、110 kV光電復(fù)合海底電纜上方過往船舶全天候監(jiān)視的要求，實(shí)現(xiàn)了海纜的智能化安全監(jiān)視，為海纜的安全運(yùn)行提供了保障。

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［1］肖玉杰，王文彬，劉朝陽(yáng).變電站高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電視技術(shù)，2011，35（7）:105－107.

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李永倩（1958— ），教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)楣饫w通信與傳感技術(shù)。

AIS－assisted All Weather Monitoring System for Submarine Cable Safety

WU Feilong1，LI Xingrong2，LI Yongqian2，ZHENG Xiaoli1

（1.Fuzhou Electric Power Bureau，F(xiàn)uzhou 350009，China;2.North China Electric Power University，Hebei Baoding 071003，China）

It is an effective means to avoid anchor harm that the passing ships above the submarine cable are monitored all－ weather and real－time.In order to realize the safety monitoring of the 3.5 km－long 110 kV power－optical fiber composite submarine cable in Pingtan Electric Power Bureau in Fu-Jian Province，a long－distance and all－weather video surveillance system composed of an infrared thermal imager and a visible light camera with a telephoto lens is designed in this paper.A grid division method is proposed in which the surveillance area is divided into grids and a shipborne AIS transmitter is used to get the longitude and latitude of different grid areas on the sea for camera PTZ preset position setting.The collaborative work of the system is realized which is based on the data fusion processing of video information and AIS information by the server software.The site test results show that the system performances meet the requirements of all－weather and real－time monitoring of the 3.5 km－long power－optical fiber composite submarine cable.

infrared thermal imager;surveillance system;preset position;data fusion

TN919.8

A

【本文獻(xiàn)信息】吳飛龍，李星蓉，李永倩，等.一種AIS輔助的全天候海底電纜安全監(jiān)控系統(tǒng)［J］.電視技術(shù)，2013，37（3）.

福建省電力有限公司重大科技項(xiàng)目（tz201104）

吳飛龍（1960— ），高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)行與電力系統(tǒng)通信;

李星蓉（1975— ），博士生，為本文通信作者，主要研究方向?yàn)殡姎庑畔⒓夹g(shù);

責(zé)任編輯:任健男

2012－11－24