浅析雷达与视频监控联动在长江芜湖海事局监管使用的可行性

2019-01-06吴志祥

中国水运 2019年12期

吴志祥

摘要：长江海事系统内大部分辖段已实施了VTS系统，VTS系统作为海事监管现代化的主要技术手段，但依然存在一些问题，在长江海事局现有硬件建设基础上，为充分发挥VTS系统作用，本文考虑VTS系统融合长距离监控系统，来完善VTS系统功能，提高海事监管效能。

关键词：VTS;视频监控;融合

中图分类号：U692 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2019）12-0045-02

VTS系统是指由海事主管机关公布并实施的，旨在保障船舶航行安全，保护水域环境，提高船舶交通效率，能实现船舶动态监管，并能为船舶提供交通服务的系统。

但是长江海事局目前使用的VTS项目依然存在一定的局限性，VTS系统虽然作为海事监管的主动探测方式，但在船舶识别上有点过于依赖AIS系统信号。一旦目标船舶关闭AIS设备或是AIS设备故障，就会导致目标船舶无法有效识别。由于雷达探测所获的目标信息不直观，实际使用过程中杂波干扰导致虚假目标，影响目标判断性与准确性，从而导致长江海事监管存在以下痛点：

（1）在长江休渔期，时常有偷捕发生，无法及时有效监管，影响渔业生态。

（2）无法实时监视非法挖沙、盗采行为，威胁大桥、内河及堤坝安全。

（3）台风大雾等恶劣天气发生时，无法实时感知江面船舶情况，停航期时有船舶非法作业。

（4）江面事故发生时，无法第一时间直观地了解现场，影响快速救援效果，影响救援服务速度。

考虑到以上问题，在长江芜湖海事局现行的雷达系统中引入远距离、超远距离视频监控，将雷达信号和视频监控信号进行联动处理，并融合船舶识别系统（AIS）船舶信息，以此来提高船舶识别跟踪的准确度，提升对违法违规船舶的监管能力及证据获取，提升江上快速救援服务水平，降低海事部门执法成本，提高海事人员执法效率。

1雷达与视频监控信号联动的必然性

雷达系统具有探测主动性，对船舶目标识别准确度高，探索范围足够大，抗干扰能力强，不受天气及能见度影响，但是所探测到的目标信息抽象非常不直观，船舶信息源过于依赖AIS系统。

视频监控对江面观察区域内的目标观察非常具有直观性，但是存在突出的缺点就是观察时对光学能见度依赖非常高，一般在恶劣天气条件下监控观察范围有限;无法探测船舶准确的方位、地理信息、速度等信息。工作人员在实际使用过程中存在搜索江面目标船舶的速度慢、效率低、精度差，操作繁琐等问题。

目前，芜湖海事局雷达系统与视频监控设备这两类设备各成系统，雷达系统探测到船舶位置、运动方向和速度等信息无法自动传递给监控设备，如果想要通过监控获取船舶目标实时信息就需要指挥中心执勤人工进行信息综合，无疑大大增加搜索时间及工作人员的工作量。考虑到实际需求，以现有硬件设施，系统改造升级花费代价较低，将雷达系统与视频监控进行联动具有实际可行性。

雷达系统与视频监控联动具有优点：

（1）目标探测搜索速度快，减少搜索时间;

（2）可以直观显示船舶图像，观察船舶航行状态，做好取证及监管;

（3）可對辖区指定目标进行连续的视频跟踪;

（4）信息化集成度增加，减少监管人员工作强度及工作量。

2芜湖海事局现有雷达系统描述

现有的VTS系统在使用过程中具有以下特点：

（1）利用电磁波反射原理对江面船舶探测，搜索范围较大，其探测半径达到几十公里，可以全天候、24小时对长江江面船舶实施监管。

（2）数据多系统融合，雷达探测到的目标可与AIS系统数据库及船舶信息数据库进行匹配关联，实现船舶目标精准识别并分类管理。

（3）系统信息化开发程度高，使用功能较为完善，包括船只探测及识别、船舶实时监控和查询服务、指挥调度、记录回放、统计分析以及系统设置等功能。

芜湖海事局VTS系统在架构上可划分为指挥中心应用平台、信息传输子系统及岸基站子系统3层应用。指挥中心应用平台是对来自于岸基站子系统的各项数据进行处理、融合、标识、存储、回放，其核心部署了船舶数据处理子系统、雷达数据处理服务器、存储服务器等;信息传输子系统是岸基站子系统数据上传和指挥中心应用平台各种控制指令下发的信息传输网络;岸基站子系统包括多岸基雷达子系统、AIS子系统、气象系统、甚高频子系统等。AIS子系统利用AIS基站设备接收站点周围船舶主动推送的船舶信息（船名、MMSI、经纬度、类型等）后，将数据传至指挥中心应用平台进行处理，以此识别船舶，提高船舶跟踪的精度。甚高频子系统通过岸基雷达站VHF基站设备，方便指挥中心人员与辖区江面船只开展有效通话。气象系统设备监控雷达岸基站点的所在天气情况，提供所在区段气象数据，便于指挥人员为航行船舶提供警示。

3远距离视频监控系统描述

现有的远距离视频监控技术已成熟，在海事系统中也有所使用，用于桥梁、港口、渡口等场所。远距离摄像机监控距离能够达到十几公里，与岸基雷达监控半径相当。摄像机集成可见光和热成像摄像头部件后，在夜间、雨雾天也可以借助热成像或辅助光源进行目标探测，以此来达到对航行船舶监控的目的。远距离视频监控在硬件与软件上已经足够满足雷达与视频监控联动系统使用需求。

远视频监控获得的图像信息既包含船舶目标所处的空间地理位置、水域环境、天气气象信息，又包含船舶目标实物的静态信息与船舶目标运动的动态信息。通过摄像头，可以清晰看到距离范围船舶的船名、船舶编号等信息，可以与船舶数据库进行图片比对，以此核查船舶信息。摄像头的红外、热成像功能保证夜晚能见度低时仍然可以对船舶进行重点监控，能够预判船型、大小及种类等，并能够对视频记录下的船舶航迹，违规行为进行记录回放。

远距离监控系统由前端远距离视频监控设备、信号采集与处理系统、网络传输与控制系统等组成。工作原理是通过由集成高分辨率摄像机、远程变焦镜头及高精度数字云台组成的前端设备监控目标，采集设备对目标图像进行采集后编码传输，并保存在磁盘阵列或硬盘录像机中。

4雷达与视频监控联动系统方案实施

具体实施内容是：①由雷达探测、发现、跟踪船舶目标;②通过联动技术，使视频监控系统能够跟踪辖区江面水域指定的船舶目标;③将被跟踪的船舶视频图像远程传输到指挥中心，辅助工作人员能够更好地做出更客观、准确的决策。

雷达与视频监控联动系统组成（如图1）：

（1）雷达系统：现有的雷达站，负责探测跟踪江面水域内的船舶目标。

（2）视频监控：远距离视频监控系统负责对雷达探测的目标进行视频直观确认。

（3）网络通信：前端岸基雷达、视频监控设备的信息与处理服务器之间的数据通信。通过雷达与远距离视频监控系统联动，共同对船舶目标进行监管、跟踪，并将监控图像进行传输、存储，可供随时调阅查找。远程网络传输雷达视频信息与视频监控图像至指挥中心，以方便指挥中心人员使用及控制。

（4）雷达追踪：对前端岸基雷达采集的信号进行处理，形成追踪的船舶目标。将追踪的船舶目标信息传输给远距离视频监控系统的云台，通过云台来控制视频监控角度、焦距，以此来实现远距离视频监控自动、高效地发现并跟踪船舶目标。

（5）遠程终端：指挥中心人员在操作终端可指示需要跟踪的船舶目标，可显示雷达探测的视频画面和远距离监控系统的视频画面，对目标船舶进行日常监管。

图1 雷达与视频监控联动系统组成

5总结

海事局在现有的基础硬件设施上，将雷达与视频监控联动后，能够更好开展船舶管理，可以实时进行抓拍取证，可以作为执法依据;可以更好地观察、跟踪船舶，提高目标搜索和跟踪的速度和精度，提高江上搜索救援行动效率;降低指挥中心人员的工作强度，提高雷达系统与远距离视频监控系统的使用价值。