淺析雷達(dá)與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)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(shí)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(hào)：U692 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2019）12-0045-02

VTS系統(tǒng)是指由海事主管機(jī)關(guān)公布并實(shí)施的，旨在保障船舶航行安全，保護(hù)水域環(huán)境，提高船舶交通效率，能實(shí)現(xiàn)船舶動(dòng)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(xiàng)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(dòng)探測方式，但在船舶識(shí)別上有點(diǎn)過于依賴AIS系統(tǒng)信號(hào)。一旦目標(biāo)船舶關(guān)閉AIS設(shè)備或是AIS設(shè)備故障，就會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)船舶無法有效識(shí)別。由于雷達(dá)探測所獲的目標(biāo)信息不直觀，實(shí)際使用過程中雜波干擾導(dǎo)致虛假目標(biāo)，影響目標(biāo)判斷性與準(zhǔn)確性，從而導(dǎo)致長江海事監(jiān)管存在以下痛點(diǎn)：

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

（2）無法實(shí)時(shí)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(tái)風(fēng)大霧等惡劣天氣發(fā)生時(shí)，無法實(shí)時(shí)感知江面船舶情況，停航期時(shí)有船舶非法作業(yè)。

（4）江面事故發(fā)生時(shí)，無法第一時(shí)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(dá)系統(tǒng)中引入遠(yuǎn)距離、超遠(yuǎn)距離視頻監(jiān)控，將雷達(dá)信號(hào)和視頻監(jiān)控信號(hào)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)處理，并融合船舶識(shí)別系統(tǒng)（AIS）船舶信息，以此來提高船舶識(shí)別跟蹤的準(zhǔn)確度，提升對(duì)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(dá)與視頻監(jiān)控信號(hào)聯(lián)動(dòng)的必然性

雷達(dá)系統(tǒng)具有探測主動(dòng)性，對(duì)船舶目標(biāo)識(shí)別準(zhǔn)確度高，探索范圍足夠大，抗干擾能力強(qiáng)，不受天氣及能見度影響，但是所探測到的目標(biāo)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(duì)江面觀察區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)觀察非常具有直觀性，但是存在突出的缺點(diǎn)就是觀察時(shí)對(duì)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(zhǔn)確的方位、地理信息、速度等信息。工作人員在實(shí)際使用過程中存在搜索江面目標(biāo)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(dá)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(dá)系統(tǒng)探測到船舶位置、運(yùn)動(dòng)方向和速度等信息無法自動(dòng)傳遞給監(jiān)控設(shè)備，如果想要通過監(jiān)控獲取船舶目標(biāo)實(shí)時(shí)信息就需要指揮中心執(zhí)勤人工進(jìn)行信息綜合，無疑大大增加搜索時(shí)間及工作人員的工作量。考慮到實(shí)際需求，以現(xiàn)有硬件設(shè)施，系統(tǒng)改造升級(jí)花費(fèi)代價(jià)較低，將雷達(dá)系統(tǒng)與視頻監(jiān)控進(jìn)行聯(lián)動(dòng)具有實(shí)際可行性。

雷達(dá)系統(tǒng)與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)具有優(yōu)點(diǎn)：

（1）目標(biāo)探測搜索速度快，減少搜索時(shí)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(duì)轄區(qū)指定目標(biāo)進(jìn)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(qiáng)度及工作量。

2蕪湖海事局現(xiàn)有雷達(dá)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(diǎn)：

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

（2）數(shù)據(jù)多系統(tǒng)融合，雷達(dá)探測到的目標(biāo)可與AIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及船舶信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)船舶目標(biāo)精準(zhǔn)識(shí)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(shí)別、船舶實(shí)時(shí)監(jiān)控和查詢服務(wù)、指揮調(diào)度、記錄回放、統(tǒng)計(jì)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(tái)、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(tái)是對(duì)來自于岸基站子系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、融合、標(biāo)識(shí)、存儲(chǔ)、回放，其核心部署了船舶數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、雷達(dá)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、存儲(chǔ)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(tái)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(dá)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(diǎn)周圍船舶主動(dòng)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(tái)進(jìn)行處理，以此識(shí)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(dá)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(dá)岸基站點(diǎn)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(yuǎn)距離視頻監(jiān)控系統(tǒng)描述

現(xiàn)有的遠(yuǎn)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(yuǎn)距離攝像機(jī)監(jiān)控距離能夠達(dá)到十幾公里，與岸基雷達(dá)監(jiān)控半徑相當(dāng)。攝像機(jī)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(jìn)行目標(biāo)探測，以此來達(dá)到對(duì)航行船舶監(jiān)控的目的。遠(yuǎn)距離視頻監(jiān)控在硬件與軟件上已經(jīng)足夠滿足雷達(dá)與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)使用需求。

遠(yuǎn)視頻監(jiān)控獲得的圖像信息既包含船舶目標(biāo)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(biāo)實(shí)物的靜態(tài)信息與船舶目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)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(hào)等信息，可以與船舶數(shù)據(jù)庫進(jìn)行圖片比對(duì)，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(shí)仍然可以對(duì)船舶進(jìn)行重點(diǎn)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(jìn)行記錄回放。

遠(yuǎn)距離監(jiān)控系統(tǒng)由前端遠(yuǎn)距離視頻監(jiān)控設(shè)備、信號(hào)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(jī)、遠(yuǎn)程變焦鏡頭及高精度數(shù)字云臺(tái)組成的前端設(shè)備監(jiān)控目標(biāo)，采集設(shè)備對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行采集后編碼傳輸，并保存在磁盤陣列或硬盤錄像機(jī)中。

4雷達(dá)與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)方案實(shí)施

具體實(shí)施內(nèi)容是：①由雷達(dá)探測、發(fā)現(xiàn)、跟蹤船舶目標(biāo);②通過聯(lián)動(dòng)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(biāo);③將被跟蹤的船舶視頻圖像遠(yuǎn)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(zhǔn)確的決策。

雷達(dá)與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)組成（如圖1）：

（1）雷達(dá)系統(tǒng)：現(xiàn)有的雷達(dá)站，負(fù)責(zé)探測跟蹤江面水域內(nèi)的船舶目標(biāo)。

（2）視頻監(jiān)控：遠(yuǎn)距離視頻監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)雷達(dá)探測的目標(biāo)進(jìn)行視頻直觀確認(rèn)。

（3）網(wǎng)絡(luò)通信：前端岸基雷達(dá)、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(dá)與遠(yuǎn)距離視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，共同對(duì)船舶目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)管、跟蹤，并將監(jiān)控圖像進(jìn)行傳輸、存儲(chǔ)，可供隨時(shí)調(diào)閱查找。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸雷達(dá)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(dá)追蹤：對(duì)前端岸基雷達(dá)采集的信號(hào)進(jìn)行處理，形成追蹤的船舶目標(biāo)。將追蹤的船舶目標(biāo)信息傳輸給遠(yuǎn)距離視頻監(jiān)控系統(tǒng)的云臺(tái)，通過云臺(tái)來控制視頻監(jiān)控角度、焦距，以此來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離視頻監(jiān)控自動(dòng)、高效地發(fā)現(xiàn)并跟蹤船舶目標(biāo)。

（5）遠(yuǎn)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(biāo)，可顯示雷達(dá)探測的視頻畫面和遠(yuǎn)距離監(jiān)控系統(tǒng)的視頻畫面，對(duì)目標(biāo)船舶進(jìn)行日常監(jiān)管。

圖1 ?雷達(dá)與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)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(dá)與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)后，能夠更好開展船舶管理，可以實(shí)時(shí)進(jìn)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(biāo)搜索和跟蹤的速度和精度，提高江上搜索救援行動(dòng)效率;降低指揮中心人員的工作強(qiáng)度，提高雷達(dá)系統(tǒng)與遠(yuǎn)距離視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用價(jià)值。

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