远程视频监控系统在航标领域的研究和应用

龚凌

（交通运输部南海航海保障中心北海航标处，广西 北海 536000）

1 航标监测的现状和需求

航标是引导船舶航行、定位和标识碍航物与表示警告的导航设备，为各种水上活动提供安全信息，对海上航行安全起到至关重要的作用。航标大多位于环境复杂、船舶来往密集的航道附近，特别是港口航道口门处的航标，其地理位置比较特殊，容易受到损坏（见图1 被碰撞损坏的航道航标）。

图1 被碰撞损坏的航道航标

航标的电流电压、位置等数据主要依靠遥测遥控系统进行实时监测，而对航标外观视觉方面的监测目前主要依靠现场巡视巡检，航标管理人员缺乏远程对航标外观状况及周围环境做出合理、有效判断的途径，从而影响修复航标的效率。

航标在被碰损后，对肇事船舶的排查和追责也缺乏有力的视频证据。航标管理人员需要找到切实可行的监测方法，更快、更准、更高效地对航标外观状况进行监测监控。

2 进行“港口全域视频远程回传系统”研究的目的

为了解决航标外观监测监控难的问题，探索航标巡检新模式，节约维护成本，提高航标监管能力、服务水平，提高海洋数据、海上交通监管数据的采集能力，进一步提升北海航标处信息化水平，减轻一线职工的工作负担，加强航道口门的航标效能监控，北海航标处进行了“港口全域视频远程回传系统”的研究和应用。

“港口全域视频远程回传系统”是通过在辖区范围内重点港口雷达站等高点安装全天候高清摄像机，使用专线将图像画面回传指定地点的。同时，该摄像机还可实时反馈海况、了解浪高潮汐等情况，为航标管理人员合理安排出海作业、辅助安全生产等工作提供依据和支持。

北海航标处特别对该课题的主要设备及后续的安装、维护、保养及技术规范等提出了相关要求：

第一，在高点安装的全天候双光谱成像激光夜视云台摄像机，可水平方向360°旋转，360°连续旋转，垂直方向达到-45°～+45°移动。

第二，设备具备防水、防尘能力，防护等级达到IP66。

第三，使用专线将图像数据实时回传至指定地点。

第四，摄像机镜头焦距可达700mm 以上，60 倍及以上光学变焦。

第五，系统设备售后维保服务优质。

第六，系统客户端软件安装齐全、相关人员技能达标。

第七，摄像机等主要设备具备防尘、防锈功能。

第八，需满足其他相关要求。

3 “港口全域视频远程回传系统”的研究和应用

3.1 内容及方向

港口口门处监控力量薄弱，对于此处发生事故后的应急反应不够迅速，需要其他单位或船舶发现情况后向航标管理人员进行报告。经过研究，北海航标处决定在重点港口（北海、铁山、钦州、防城）的高点安装全天候摄像设备来实现对港口口门的实时视频监控，并使用专线运营商电路将视频图像回传至办公地点，达到远程监控目的。

3.2 设备性能指标

为确保摄影图像清晰度高、稳定性好，能满足日常的监测需要，选择“超视距摄像机”作为课题的核心设备。根据北海航标处辖区灯塔上搭载的高清摄像球机的使用情况与实际工作需要进行综合考虑，研究人员对高清摄像机的性能提出了以下技术要求：

第一，清晰度可达到识别2 公里外车牌的精度。

第二，红外与激光技术、设备防水能力，均具备全天候运行的条件。

第三，能自动巡航，可水平方向360°旋转，360°连续旋转，垂直方向-45°～+45°。

第四，采用专线将图像回传至处办公楼。

第五，有较好的图像传输稳定性。

3.3 选取候选机型

为确保摄影机选取的权威性和可靠性，北海航标处从众多机型中选出了3 款机型，分别是：

其一，华瑞通HRC-P6300 重载云台摄像机；

其二，海康威视DS-2TD8136QB-SXHB 重载云台摄像机；

其三，海康威视DS-2TD8136YH-XSBHRR 重载云台摄像机。

这3 款机型都搭载有高清摄像机及长焦镜头，观测距离远、精度高，同时拥有红外夜视功能，能进行360°旋转，满足基本性能要求。

3.4 实地测试

为实地了解摄像机的实际表现情况，委托专业机构对以上三款重载云台摄像机进行测试，并形成测试报告，报告如下：

3.4.1 采集测试数据

（1）日间测试数据：可见光情况下，获取测试标靶位 于1.6 公 里、3.5 公 里、5.5 公 里、8.3 公 里4 个 距 离 情况下的图像、活动视频及对应的镜头焦距数据。

（2）夜间测试数据：夜间激光补光情况下，获取测试标靶位于1.6 公里距离情况下的图像，活动视频及对应的镜头焦距数据。

3.4.2 测试数据一

设备：海康威视DS-2TD8136QB-SXHB 热成像双光谱重载云台摄像机一台[三窗结构，带激光补光，有效距离3000m。最大图像尺寸：384×288 像素。焦距（镜头）：100mm。视场角：3.7°×2.8°。可见光镜头：6.7～330mm。支持光学透雾。水平方向360°连续旋转，垂直方向-45°～+45°。防护等级：IP66]。

安装于银滩皇冠假日酒店顶楼，镜头焦距为330mm，标靶放置在1.6 公里，3.5 公里，5.5 公里3 个位置（见图2），所获得数据情况（见表1、表2）：

表1 皇冠酒店顶楼日间测试数据

表2 皇冠酒店顶楼夜间测试数据

图2 安装在银滩皇冠酒店顶楼摄像机示意图

3.4.3 测试数据二

设备：海康威视DS-2TD8136YH-XSBHRR 热成像双光谱重载云台摄像机[三窗结构，带激光补光，有效距离3000m。最大图像尺寸：384×288 像素。焦距（镜 头）：30～150mm。视 场 角：12.4°×9.3°～2.5°×1.9°。可见光镜头：12.5～775mm。支持光学透雾。水平方向360°连续旋转，垂直方向-45°～+45°。防护等级：IP66]。

安装于银滩中信国安北海第一城顶楼。镜头焦距为775mm，标靶放置在8.3 公里位置（见图3），所获得数据情况（见表3）。

表3 中信国安北海第一城顶楼日间测试数据

图3 安装在银滩中信国安北海第一城顶楼摄像机示意图

3.4.4 测试结论

（1）330mm 镜头在日间的有效观察距离约3.5 公里，极限距离约5.5 公里。

（2）330mm 镜头配合激光补光在夜晚的有效观察距离约2 公里。

（3）775mm 镜头在日间的极限距离约8 公里。

经测试，三款设备基本满足需求，775mm 摄像可看清8.3 公里之外的楼层建筑字眼，经过综合考虑后确定华瑞通HRC-P6300 重载云台摄像机为使用机型。

4 应用情况

经过前期研究，完成“港口全域视频远程回传系统”设备的安装工作，跟踪收集相关的试验数据，根据实际使用情况进行调整，最终获得较好的使用效果，其主要设备的实际使用情况如下：

4.1 高清透雾摄像机与高清透雾自动聚焦长焦镜头

自动聚焦、感红外、透雾功能良好，视频帧数与码率均达标，在夜晚及雾天环境下视频图像依然清晰，12.5～775mm 连续光学变倍效能完好，能够满足夜间及能见度不良等情况下的较远距离视频监控需要。

4.2 重载变速球型云台

重载变速球型云台能够水平360°连续旋转，无限位，垂直角度为-45°～+45°，支持自动巡航，可设置80个预置位，抗风性能较好。在中低倍率（＜400mm）的情况下，视频成像清晰锐利，画面稳定，在大风暴雨环境下均能正常工作，能够满足对港口航标的日常巡检及监视需要。

4.3 高密度野外防护罩与三防设计

设备搭载有一体化防护罩和遮阳板，能自动控制温度，确保设备运行正常；同时进行了“防盐雾、防潮湿、防霉菌”的三防处理，在近海环境下能保持较长时间无锈蚀，极大减少了相应的维护成本。

4.4 功能模块独立

每个功能模块都有独立的供电系统。设备故障时，远程可以对各个功能模块断电重启，不需要整机重启和到现场进行手动重启，处理较及时、方便，设备可维护性好。

4.5 拥有专线协议

华瑞通品牌重载云台摄像机在数据协议上与原有大华监控系统私有协议兼容，数据链路稳定，可以实现在大华监控系统上对华瑞通重载云台摄像机的各类操控。

5 结语

远程视频监控系统实现了远程观察港口海况、过往船舶等情况，同时可有效辅助航标防碰等事故调查，观察近港水域天气浪涌等情况，为航标管理人员出海巡检以及应急处置故障提供了参考依据，达到港口区域远程监控目的。

“港口全域视频远程回传系统”所用的云台摄像机受风力影响，在镜头伸缩到高倍率（＞600mm）的情况下，出现抖动，致使高清摄影镜头聚焦效果变差，降低了画面清晰度，同时由于抖动造成摄影设备的频繁聚焦，加速了设备老化，减少设备使用寿命。北海航标处会继续探索研究，降低外界因素对摄影设备的影响，确保设备的正常有效运行。