淺析雷達與視頻監控聯動在長江蕪湖海事局監管使用的可行性

吳志祥

摘 要：長江海事系統內大部分轄段已實施了VTS系統，VTS系統作為海事監管現代化的主要技術手段，但依然存在一些問題，在長江海事局現有硬件建設基礎上，為充分發揮VTS系統作用，本文考慮VTS系統融合長距離監控系統，來完善VTS系統功能，提高海事監管效能。

關鍵詞：VTS;視頻監控;融合

中圖分類號：U692 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2019）12-0045-02

VTS系統是指由海事主管機關公布并實施的，旨在保障船舶航行安全，保護水域環境，提高船舶交通效率，能實現船舶動態監管，并能為船舶提供交通服務的系統。

但是長江海事局目前使用的VTS項目依然存在一定的局限性，VTS系統雖然作為海事監管的主動探測方式，但在船舶識別上有點過于依賴AIS系統信號。一旦目標船舶關閉AIS設備或是AIS設備故障，就會導致目標船舶無法有效識別。由于雷達探測所獲的目標信息不直觀，實際使用過程中雜波干擾導致虛假目標，影響目標判斷性與準確性，從而導致長江海事監管存在以下痛點：

（1）在長江休漁期，時常有偷捕發生，無法及時有效監管，影響漁業生態。

（2）無法實時監視非法挖沙、盜采行為，威脅大橋、內河及堤壩安全。

（3）臺風大霧等惡劣天氣發生時，無法實時感知江面船舶情況，停航期時有船舶非法作業。

（4）江面事故發生時，無法第一時間直觀地了解現場，影響快速救援效果，影響救援服務速度。

考慮到以上問題，在長江蕪湖海事局現行的雷達系統中引入遠距離、超遠距離視頻監控，將雷達信號和視頻監控信號進行聯動處理，并融合船舶識別系統（AIS）船舶信息，以此來提高船舶識別跟蹤的準確度，提升對違法違規船舶的監管能力及證據獲取，提升江上快速救援服務水平，降低海事部門執法成本，提高海事人員執法效率。

1雷達與視頻監控信號聯動的必然性

雷達系統具有探測主動性，對船舶目標識別準確度高，探索范圍足夠大，抗干擾能力強，不受天氣及能見度影響，但是所探測到的目標信息抽象非常不直觀，船舶信息源過于依賴AIS系統。

視頻監控對江面觀察區域內的目標觀察非常具有直觀性，但是存在突出的缺點就是觀察時對光學能見度依賴非常高，一般在惡劣天氣條件下監控觀察范圍有限;無法探測船舶準確的方位、地理信息、速度等信息。工作人員在實際使用過程中存在搜索江面目標船舶的速度慢、效率低、精度差，操作繁瑣等問題。

目前，蕪湖海事局雷達系統與視頻監控設備這兩類設備各成系統，雷達系統探測到船舶位置、運動方向和速度等信息無法自動傳遞給監控設備，如果想要通過監控獲取船舶目標實時信息就需要指揮中心執勤人工進行信息綜合，無疑大大增加搜索時間及工作人員的工作量。考慮到實際需求，以現有硬件設施，系統改造升級花費代價較低，將雷達系統與視頻監控進行聯動具有實際可行性。

雷達系統與視頻監控聯動具有優點：

（1）目標探測搜索速度快，減少搜索時間;

（2）可以直觀顯示船舶圖像，觀察船舶航行狀態，做好取證及監管;

（3）可對轄區指定目標進行連續的視頻跟蹤;

（4）信息化集成度增加，減少監管人員工作強度及工作量。

2蕪湖海事局現有雷達系統描述

現有的VTS系統在使用過程中具有以下特點：

（1）利用電磁波反射原理對江面船舶探測，搜索范圍較大，其探測半徑達到幾十公里，可以全天候、24小時對長江江面船舶實施監管。

（2）數據多系統融合，雷達探測到的目標可與AIS系統數據庫及船舶信息數據庫進行匹配關聯，實現船舶目標精準識別并分類管理。

（3）系統信息化開發程度高，使用功能較為完善，包括船只探測及識別、船舶實時監控和查詢服務、指揮調度、記錄回放、統計分析以及系統設置等功能。

蕪湖海事局VTS系統在架構上可劃分為指揮中心應用平臺、信息傳輸子系統及岸基站子系統3層應用。指揮中心應用平臺是對來自于岸基站子系統的各項數據進行處理、融合、標識、存儲、回放，其核心部署了船舶數據處理子系統、雷達數據處理服務器、存儲服務器等;信息傳輸子系統是岸基站子系統數據上傳和指揮中心應用平臺各種控制指令下發的信息傳輸網絡;岸基站子系統包括多岸基雷達子系統、AIS子系統、氣象系統、甚高頻子系統等。AIS子系統利用AIS基站設備接收站點周圍船舶主動推送的船舶信息（船名、MMSI、經緯度、類型等）后，將數據傳至指揮中心應用平臺進行處理，以此識別船舶，提高船舶跟蹤的精度。甚高頻子系統通過岸基雷達站VHF基站設備，方便指揮中心人員與轄區江面船只開展有效通話。氣象系統設備監控雷達岸基站點的所在天氣情況，提供所在區段氣象數據，便于指揮人員為航行船舶提供警示。

3遠距離視頻監控系統描述

現有的遠距離視頻監控技術已成熟，在海事系統中也有所使用，用于橋梁、港口、渡口等場所。遠距離攝像機監控距離能夠達到十幾公里，與岸基雷達監控半徑相當。攝像機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行目標探測，以此來達到對航行船舶監控的目的。遠距離視頻監控在硬件與軟件上已經足夠滿足雷達與視頻監控聯動系統使用需求。

遠視頻監控獲得的圖像信息既包含船舶目標所處的空間地理位置、水域環境、天氣氣象信息，又包含船舶目標實物的靜態信息與船舶目標運動的動態信息。通過攝像頭，可以清晰看到距離范圍船舶的船名、船舶編號等信息，可以與船舶數據庫進行圖片比對，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仍然可以對船舶進行重點監控，能夠預判船型、大小及種類等，并能夠對視頻記錄下的船舶航跡，違規行為進行記錄回放。

遠距離監控系統由前端遠距離視頻監控設備、信號采集與處理系統、網絡傳輸與控制系統等組成。工作原理是通過由集成高分辨率攝像機、遠程變焦鏡頭及高精度數字云臺組成的前端設備監控目標，采集設備對目標圖像進行采集后編碼傳輸，并保存在磁盤陣列或硬盤錄像機中。

4雷達與視頻監控聯動系統方案實施

具體實施內容是：①由雷達探測、發現、跟蹤船舶目標;②通過聯動技術，使視頻監控系統能夠跟蹤轄區江面水域指定的船舶目標;③將被跟蹤的船舶視頻圖像遠程傳輸到指揮中心，輔助工作人員能夠更好地做出更客觀、準確的決策。

雷達與視頻監控聯動系統組成（如圖1）：

（1）雷達系統：現有的雷達站，負責探測跟蹤江面水域內的船舶目標。

（2）視頻監控：遠距離視頻監控系統負責對雷達探測的目標進行視頻直觀確認。

（3）網絡通信：前端岸基雷達、視頻監控設備的信息與處理服務器之間的數據通信。通過雷達與遠距離視頻監控系統聯動，共同對船舶目標進行監管、跟蹤，并將監控圖像進行傳輸、存儲，可供隨時調閱查找。遠程網絡傳輸雷達視頻信息與視頻監控圖像至指揮中心，以方便指揮中心人員使用及控制。

（4）雷達追蹤：對前端岸基雷達采集的信號進行處理，形成追蹤的船舶目標。將追蹤的船舶目標信息傳輸給遠距離視頻監控系統的云臺，通過云臺來控制視頻監控角度、焦距，以此來實現遠距離視頻監控自動、高效地發現并跟蹤船舶目標。

（5）遠程終端：指揮中心人員在操作終端可指示需要跟蹤的船舶目標，可顯示雷達探測的視頻畫面和遠距離監控系統的視頻畫面，對目標船舶進行日常監管。

圖1 ?雷達與視頻監控聯動系統組成

5總結

海事局在現有的基礎硬件設施上，將雷達與視頻監控聯動后，能夠更好開展船舶管理，可以實時進行抓拍取證，可以作為執法依據;可以更好地觀察、跟蹤船舶，提高目標搜索和跟蹤的速度和精度，提高江上搜索救援行動效率;降低指揮中心人員的工作強度，提高雷達系統與遠距離視頻監控系統的使用價值。

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