龔凌

（交通運輸部南海航海保障中心北海航標(biāo)處，廣西 北海 536000）

1 航標(biāo)監(jiān)測的現(xiàn)狀和需求

航標(biāo)是引導(dǎo)船舶航行、定位和標(biāo)識礙航物與表示警告的導(dǎo)航設(shè)備，為各種水上活動提供安全信息，對海上航行安全起到至關(guān)重要的作用。航標(biāo)大多位于環(huán)境復(fù)雜、船舶來往密集的航道附近，特別是港口航道口門處的航標(biāo)，其地理位置比較特殊，容易受到損壞（見圖1 被碰撞損壞的航道航標(biāo)）。

圖1 被碰撞損壞的航道航標(biāo)

航標(biāo)的電流電壓、位置等數(shù)據(jù)主要依靠遙測遙控系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)測，而對航標(biāo)外觀視覺方面的監(jiān)測目前主要依靠現(xiàn)場巡視巡檢，航標(biāo)管理人員缺乏遠(yuǎn)程對航標(biāo)外觀狀況及周圍環(huán)境做出合理、有效判斷的途徑，從而影響修復(fù)航標(biāo)的效率。

航標(biāo)在被碰損后，對肇事船舶的排查和追責(zé)也缺乏有力的視頻證據(jù)。航標(biāo)管理人員需要找到切實可行的監(jiān)測方法，更快、更準(zhǔn)、更高效地對航標(biāo)外觀狀況進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控。

2 進(jìn)行“港口全域視頻遠(yuǎn)程回傳系統(tǒng)”研究的目的

為了解決航標(biāo)外觀監(jiān)測監(jiān)控難的問題，探索航標(biāo)巡檢新模式，節(jié)約維護(hù)成本，提高航標(biāo)監(jiān)管能力、服務(wù)水平，提高海洋數(shù)據(jù)、海上交通監(jiān)管數(shù)據(jù)的采集能力，進(jìn)一步提升北海航標(biāo)處信息化水平，減輕一線職工的工作負(fù)擔(dān)，加強航道口門的航標(biāo)效能監(jiān)控，北海航標(biāo)處進(jìn)行了“港口全域視頻遠(yuǎn)程回傳系統(tǒng)”的研究和應(yīng)用。

“港口全域視頻遠(yuǎn)程回傳系統(tǒng)”是通過在轄區(qū)范圍內(nèi)重點港口雷達(dá)站等高點安裝全天候高清攝像機，使用專線將圖像畫面回傳指定地點的。同時，該攝像機還可實時反饋海況、了解浪高潮汐等情況，為航標(biāo)管理人員合理安排出海作業(yè)、輔助安全生產(chǎn)等工作提供依據(jù)和支持。

北海航標(biāo)處特別對該課題的主要設(shè)備及后續(xù)的安裝、維護(hù)、保養(yǎng)及技術(shù)規(guī)范等提出了相關(guān)要求：

第一，在高點安裝的全天候雙光譜成像激光夜視云臺攝像機，可水平方向360°旋轉(zhuǎn)，360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)，垂直方向達(dá)到-45°～+45°移動。

第二，設(shè)備具備防水、防塵能力，防護(hù)等級達(dá)到IP66。

第三，使用專線將圖像數(shù)據(jù)實時回傳至指定地點。

第四，攝像機鏡頭焦距可達(dá)700mm 以上，60 倍及以上光學(xué)變焦。

第五，系統(tǒng)設(shè)備售后維保服務(wù)優(yōu)質(zhì)。

第六，系統(tǒng)客戶端軟件安裝齊全、相關(guān)人員技能達(dá)標(biāo)。

第七，攝像機等主要設(shè)備具備防塵、防銹功能。

第八，需滿足其他相關(guān)要求。

3 “港口全域視頻遠(yuǎn)程回傳系統(tǒng)”的研究和應(yīng)用

3.1 內(nèi)容及方向

港口口門處監(jiān)控力量薄弱，對于此處發(fā)生事故后的應(yīng)急反應(yīng)不夠迅速，需要其他單位或船舶發(fā)現(xiàn)情況后向航標(biāo)管理人員進(jìn)行報告。經(jīng)過研究，北海航標(biāo)處決定在重點港口（北海、鐵山、欽州、防城）的高點安裝全天候攝像設(shè)備來實現(xiàn)對港口口門的實時視頻監(jiān)控，并使用專線運營商電路將視頻圖像回傳至辦公地點，達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控目的。

3.2 設(shè)備性能指標(biāo)

為確保攝影圖像清晰度高、穩(wěn)定性好，能滿足日常的監(jiān)測需要，選擇“超視距攝像機”作為課題的核心設(shè)備。根據(jù)北海航標(biāo)處轄區(qū)燈塔上搭載的高清攝像球機的使用情況與實際工作需要進(jìn)行綜合考慮，研究人員對高清攝像機的性能提出了以下技術(shù)要求：

第一，清晰度可達(dá)到識別2 公里外車牌的精度。

第二，紅外與激光技術(shù)、設(shè)備防水能力，均具備全天候運行的條件。

第三，能自動巡航，可水平方向360°旋轉(zhuǎn)，360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)，垂直方向-45°～+45°。

第四，采用專線將圖像回傳至處辦公樓。

第五，有較好的圖像傳輸穩(wěn)定性。

3.3 選取候選機型

為確保攝影機選取的權(quán)威性和可靠性，北海航標(biāo)處從眾多機型中選出了3 款機型，分別是：

其一，華瑞通HRC-P6300 重載云臺攝像機；

其二，?？低旸S-2TD8136QB-SXHB 重載云臺攝像機；

其三，?？低旸S-2TD8136YH-XSBHRR 重載云臺攝像機。

這3 款機型都搭載有高清攝像機及長焦鏡頭，觀測距離遠(yuǎn)、精度高，同時擁有紅外夜視功能，能進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，滿足基本性能要求。

3.4 實地測試

為實地了解攝像機的實際表現(xiàn)情況，委托專業(yè)機構(gòu)對以上三款重載云臺攝像機進(jìn)行測試，并形成測試報告，報告如下：

3.4.1 采集測試數(shù)據(jù)

（1）日間測試數(shù)據(jù)：可見光情況下，獲取測試標(biāo)靶位 于1.6 公 里、3.5 公 里、5.5 公 里、8.3 公 里4 個 距 離 情況下的圖像、活動視頻及對應(yīng)的鏡頭焦距數(shù)據(jù)。

（2）夜間測試數(shù)據(jù)：夜間激光補光情況下，獲取測試標(biāo)靶位于1.6 公里距離情況下的圖像，活動視頻及對應(yīng)的鏡頭焦距數(shù)據(jù)。

3.4.2 測試數(shù)據(jù)一

設(shè)備：?？低旸S-2TD8136QB-SXHB 熱成像雙光譜重載云臺攝像機一臺[三窗結(jié)構(gòu)，帶激光補光，有效距離3000m。最大圖像尺寸：384×288 像素。焦距（鏡頭）：100mm。視場角：3.7°×2.8°?？梢姽忡R頭：6.7～330mm。支持光學(xué)透霧。水平方向360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)，垂直方向-45°～+45°。防護(hù)等級：IP66]。

安裝于銀灘皇冠假日酒店頂樓，鏡頭焦距為330mm，標(biāo)靶放置在1.6 公里，3.5 公里，5.5 公里3 個位置（見圖2），所獲得數(shù)據(jù)情況（見表1、表2）：

表1 皇冠酒店頂樓日間測試數(shù)據(jù)

表2 皇冠酒店頂樓夜間測試數(shù)據(jù)

圖2 安裝在銀灘皇冠酒店頂樓攝像機示意圖

3.4.3 測試數(shù)據(jù)二

設(shè)備：?？低旸S-2TD8136YH-XSBHRR 熱成像雙光譜重載云臺攝像機[三窗結(jié)構(gòu)，帶激光補光，有效距離3000m。最大圖像尺寸：384×288 像素。焦距（鏡 頭）：30～150mm。視 場 角：12.4°×9.3°～2.5°×1.9°?？梢姽忡R頭：12.5～775mm。支持光學(xué)透霧。水平方向360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)，垂直方向-45°～+45°。防護(hù)等級：IP66]。

安裝于銀灘中信國安北海第一城頂樓。鏡頭焦距為775mm，標(biāo)靶放置在8.3 公里位置（見圖3），所獲得數(shù)據(jù)情況（見表3）。

表3 中信國安北海第一城頂樓日間測試數(shù)據(jù)

圖3 安裝在銀灘中信國安北海第一城頂樓攝像機示意圖

3.4.4 測試結(jié)論

（1）330mm 鏡頭在日間的有效觀察距離約3.5 公里，極限距離約5.5 公里。

（2）330mm 鏡頭配合激光補光在夜晚的有效觀察距離約2 公里。

（3）775mm 鏡頭在日間的極限距離約8 公里。

經(jīng)測試，三款設(shè)備基本滿足需求，775mm 攝像可看清8.3 公里之外的樓層建筑字眼，經(jīng)過綜合考慮后確定華瑞通HRC-P6300 重載云臺攝像機為使用機型。

4 應(yīng)用情況

經(jīng)過前期研究，完成“港口全域視頻遠(yuǎn)程回傳系統(tǒng)”設(shè)備的安裝工作，跟蹤收集相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)，根據(jù)實際使用情況進(jìn)行調(diào)整，最終獲得較好的使用效果，其主要設(shè)備的實際使用情況如下：

4.1 高清透霧攝像機與高清透霧自動聚焦長焦鏡頭

自動聚焦、感紅外、透霧功能良好，視頻幀數(shù)與碼率均達(dá)標(biāo)，在夜晚及霧天環(huán)境下視頻圖像依然清晰，12.5～775mm 連續(xù)光學(xué)變倍效能完好，能夠滿足夜間及能見度不良等情況下的較遠(yuǎn)距離視頻監(jiān)控需要。

4.2 重載變速球型云臺

重載變速球型云臺能夠水平360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)，無限位，垂直角度為-45°～+45°，支持自動巡航，可設(shè)置80個預(yù)置位，抗風(fēng)性能較好。在中低倍率（＜400mm）的情況下，視頻成像清晰銳利，畫面穩(wěn)定，在大風(fēng)暴雨環(huán)境下均能正常工作，能夠滿足對港口航標(biāo)的日常巡檢及監(jiān)視需要。

4.3 高密度野外防護(hù)罩與三防設(shè)計

設(shè)備搭載有一體化防護(hù)罩和遮陽板，能自動控制溫度，確保設(shè)備運行正常；同時進(jìn)行了“防鹽霧、防潮濕、防霉菌”的三防處理，在近海環(huán)境下能保持較長時間無銹蝕，極大減少了相應(yīng)的維護(hù)成本。

4.4 功能模塊獨立

每個功能模塊都有獨立的供電系統(tǒng)。設(shè)備故障時，遠(yuǎn)程可以對各個功能模塊斷電重啟，不需要整機重啟和到現(xiàn)場進(jìn)行手動重啟，處理較及時、方便，設(shè)備可維護(hù)性好。

4.5 擁有專線協(xié)議

華瑞通品牌重載云臺攝像機在數(shù)據(jù)協(xié)議上與原有大華監(jiān)控系統(tǒng)私有協(xié)議兼容，數(shù)據(jù)鏈路穩(wěn)定，可以實現(xiàn)在大華監(jiān)控系統(tǒng)上對華瑞通重載云臺攝像機的各類操控。

5 結(jié)語

遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了遠(yuǎn)程觀察港口海況、過往船舶等情況，同時可有效輔助航標(biāo)防碰等事故調(diào)查，觀察近港水域天氣浪涌等情況，為航標(biāo)管理人員出海巡檢以及應(yīng)急處置故障提供了參考依據(jù)，達(dá)到港口區(qū)域遠(yuǎn)程監(jiān)控目的。

“港口全域視頻遠(yuǎn)程回傳系統(tǒng)”所用的云臺攝像機受風(fēng)力影響，在鏡頭伸縮到高倍率（＞600mm）的情況下，出現(xiàn)抖動，致使高清攝影鏡頭聚焦效果變差，降低了畫面清晰度，同時由于抖動造成攝影設(shè)備的頻繁聚焦，加速了設(shè)備老化，減少設(shè)備使用壽命。北海航標(biāo)處會繼續(xù)探索研究，降低外界因素對攝影設(shè)備的影響，確保設(shè)備的正常有效運行。