水利航道解决方案

航道全天候监控产品解决方案

航道、水利治理作为我国海事系统最为主要的监管工作内容，一向是水利运输部分的工作重点，其主要职责是改善航运质量和航运效率，保障航行中船只安全，促进航行平安，保障航道畅通无阻。通过架设无线或有线视频监控系统，对航道测量数据、航标状态以及航道视频进行实时监控，可以有效提高航道维护质量和场管理力度。

一、方案设计背景

现有传统的航道监控系统只能满足白天监控的需求，其监控范围小、解晰度低、夜视能力差等问题已经远远不能满足航道水运大面积安全管理的应用需求，而目前我国智慧航道建设需要一套既能满足白天监控需求，又能实现夜晚细节成像，即昼夜全天候航道监控产品解决方案化远程昼夜监控系统，需实现几公里到几十公里的监控距离，且系统应具备透雾成像技术，对各种天气环境的监控能力有效提高，索斯克科技立足自身光电夜视成像技术的优势，结合智慧航道的建设需求推出了一套符合内河道和海上航道监控需求的远距离全天候成像系统。该此系统的成熟化和集成化水平位于同类产品国内外先进水平，因此广泛应用于航道安全导航、航道入侵监测、桥跨安全通航监控等各方面；航道水运监控工程的实施将推进我国现代航运安全建设，进一步提升航运管理的现代化科技水平，为航道行政主管部门加强装备力度和监管水平提供了有效产品解决方案。

该系统可与宽带网络、通讯、计算机视觉、多媒体技术的数字化、网络化、智能化和可视化的专业系统进行对接，是数字航道视频信息基础设施的重要组成部分，也是监控系统的高科技集成化产品；可采用微波无线数字化通讯技术或光纤通信技术及数字化处理技术、IP通信技术等网络图像整合方案；可在各种恶劣气候环境下24小时远程监控，并通过与先进的IVS视频事件分析系统相结合能够实时记录航道现场情况，及时发现航标状况、船舶航行状况、非法采砂行为和渔船占用航道等现象，为航道畅通、大桥安全、防汛抗洪、水上救助、水资源管理、水利设施安全、水体环境监测提供良好的管理，以及针对航道内发生的突发事件现场状况实现远程应急指挥调度功能，同时还能实现和环保监测设备及系统的有效联动对接，获取相关的污染指标数据并和视频形成统一的数据备份，作为海洋、海事、航道管理、水利部门、水运部门、防汛抗旱三防应急指挥等部门领导提供决策和执法的依据。

航道监控解决方案建议每隔500米-1000米建设河道遥控式定点视频监控，每隔10公里左右有河道监控分站，可接入光纤。根据监控地点的基础条件，采用远距离无线视频网桥组建传输网络或有线光纤网络，其中巡逻车船、岸边固定点监控前端设备使用系列无线4G可与中心进行通讯实现图像上传和采集功能。

二、光纤专线架构

方案特点

高可靠性视频数据采集编码方式符合GB28181标准设备，24小时全天候长期稳定可靠运行；

无线覆盖与无线回传及光纤传输相结合，解决航道环境复杂、综合布线困难的问题；

设备支持-45~+85℃高低温，适应航道野外复杂环境要求；

设备具备防盐雾侵蚀能力，适应海上及酸雨等复杂环境要求；

固定监控与移动的全天候监控功能相结合，满足航道立体化昼夜监控成像的需求。

三、设计依据

公安部航道水利产品行业生产规定《特种行业与产品生产管理规定》

《中华人民共和国航道法》

《中华人民共和国航道安全法实施条例》

《中华人民共和国航道管理条例》

《港口与港道水文规范》JTS 145-2-2013

《公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求》（GA/T651-2006）

《交通安全违法行为图像取证技术规范》（GA/T832-2009）

公安部《公安计算机信息系统“九五”规划》

公安部《交通管理信息系统建设框架》

公安部、建设部决定2000年在全国实施以提高城市交通管理水平为中心的“畅通工程”的要求

国家技术监督局《测量、控制和试验室用电气设备的安全要求》

国家技术监督局《信息技术设备的安全》

四、港口全天候摄像系统设计原则

本产品设计以港航、海事、水利等行业标准作为设计依据，结合现场的具体情况，用专业的产品设计方案体现其实用性和高性价比，是本方案设计的指导思想，也是本方案设计的基本出发点和追求的目标。本设计主要目的达到专业的效果和优秀的性能价格比。

1.透雾性：本产品设计首先满足航道和水利监控的透雾实际需求，由于航道和水利行业的自身特点决定了其视频监控系统需具备穿透中等气候及中小型水雾或霾。这对产品设计及应用提出了很高要求。索斯克开发的航道水利专用全天候夜视设备从激光红外到双波段红外热成像设备均具备良好的透雾性能。

红外激光全天候夜视设备透雾性能及其原理如下：由于看远景时每天空气质量不同，为不影响航道和水利监控的观察能力，在通常状况下镜头遇到雾、雨水、尘等问题，观察能力距离大大缩小，交通专用日夜镜头和专用CCD或CMOS系统（以下将两者简称为航道水利专用透雾成像系统）利用透雾、透尘的增强功能，才能有效改善昼夜雨雾天气的成像效果。

其透雾原理为：航道水利专用透雾成像系统具有自动修正物体光线的纵向色差，保证了物体光的RGB信号不偏差，即保证了任何光点的清晰度，即使在水、雾等穿透过程不断产生新的纵向色差，也能改善更佳效果，再利用单色（黑白）图像表达空间的能量，使透雾能力超过能见度的倍率以上。

 

透过云雾、水气拍摄物体，相当于透过了两重透镜（水珠与实际透镜），除了R光线可以正确聚焦在CCD成像面上，RGB光线中的GB均无法正常的投射在CCD成像面上，这样就造成了普通模式镜头无法正常、清晰的得到云雾、水气中的图像，铁路专用成像系统不但在日夜功能上和自动修正纵向色差上的特殊功能，使透雾技术及原有的日夜功能，对白天彩色RGB及夜晚的IR能量进行更精确的纵向色差调整，使RGB及IR等大自然能量更准确、集中到镜头和CCD成像版面上，从而达到透过云雾、水气拍摄航道环境及目标图像。

双波段红外夜视设备主要利用被动红外夜视技术，其原理是采用一类内光电效应半导体器件作探测器，将物体辐射的红外图像转换成电荷图像，经信息处理后，由显示器件转换成人眼可见图像。热成像原理是利用目标与周围环境之间由于温度或发射率的差异所产生的热对比度进行成像的，并非通过光的折射及反射实现成像功能；因此该类设备具有优秀的透雾功能。

2.实用性：本产品设计满足航道水利监控管理工作的实际需要，如船流量的辨别、逆船大灯方向不会产生大面积图像泛白现象、夜间夜视的望远性、镜头的自动昼夜后焦切换功能和设备的自动聚焦成像功能，能减少人为控制的时间差和劳动强度等。

3.先进性：本产品设计首先了解和预见到今后几年的航道和水利发展全天候监控方面提出的要求，适应科技发展的方向，具有一定的超前性的可扩展性，在发展过程中可以不断扩充，使整套系统在相当长的时间内与科技发展相适应，具有相当的发展潜力所选择的设备应在系统实施若干年后，亦能保持其功能完善、齐全，不至于落后。

4.可靠性：产品设计的可靠性是指系统抵御外界干扰的能力及受外界干扰时的恢复能力。鉴于该产品的应用性质，其运行可靠性得到充分保证。因此该产品系统可连续地运行，系统设计时在成本接受的条件下，从系统结构、设备选择、产品供应商的技术服务及维修响应能力等各方面均应严格要求，使得故障发生的可能性尽可能少。即便是出现故障时，影响面也要尽可能小。系统具有耐高温、抗寒、散热排风及高度抗干扰等基本功能，使用的各类电气接线端子、过载、漏电及断路保护等装置，均符合国家有关电气安全标准要求。且所有使用的技术和设备，是已经被证明为“成熟而且面向工程的”，需要充分考虑施工中可能遇到的各种情况，避免各种不稳定因素，确保工程质量。

5.效率性：航道水利监控系统的应用最终目的是为了增加航道和水利监管部门监管的安全力度和执法力度，最大限度地节约人力，从而提高监管效率，降低劳动强度。因此该系统的设计应充分体现“科技服务与人”的设计理念，保证系统的有效、高效运作。

6.规范性：由于本产品是一个严格的综合性系统化产品，在设计与施工过程中参考了各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好产品系统的标准化设计工。一切从实际出发，使智能系统具有较高的实用效能；这也是航道水利全天候成像系统在当今之所以能迅速兴起并发展的关键所在。

7.易维护性：系统在设计时充分考虑其易维护性，以确保系统在使用过程中出现故障时能在最短时间内恢复运行。该系统产品应具备体积小、重量轻备用机更换方便，整机外部调试方便，无需拆机调试，具备断电保护和断电记忆等功能，以方便日常维护。

8.安全性：本产品在设计时充分考虑到激光与红外应用的安全性，因此从激光封装到准直出光经过多道安全调试及处理环节，红外散热处理工艺也极为苛求，是同类产品中在公安部电子产品检测中获得激光专项安全检测认证条款的激光类产品。

五、设备选型优势

采用远距离高清、标清透雾成像夜视全天候系统，分为激光夜视系统和红外热成像系统，对航道运营及违法行为实行24小时监控录像与取证；系统可直观、直实、有效、实时监控航道现场情况，结合IVS视频分析功能及时发现航道运行异常自动报警，对运营情况、交通状况、非法采砂、占用航道等现象及时调度监管船只进行现场处理；同时把航道现场视频传回指挥中心，指挥中心通过电子监控系统的画面指挥调度，及时制止违法行为及破坏活动，并能将监控点、监控目标与GIS系统实现联动；系统能真实记录航道突发事件发生前、发生后及处理过程的真实情况，利用备案检索。

该系统为索斯克科技根据航道和水运特点而研发生产的专用型设备分为船载式设备和航道场外式架设设备，系统集成防盐雾处理工艺和图像防抖处理技术，配以采用GIS卫星定位技术，能有效解决全方位监控的解决办法。