專利名稱：海上交通智能化監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種使用于港口、碼頭、航道等地區(qū)的智能化、圖形化、圖 像化相結合全面的海上交通智能化監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術：
目前，我國內(nèi)地已有l(wèi) 2個億噸大港，中國已經(jīng)成為世界上擁有億噸 大港最多的國家。隨著世界經(jīng)濟全球化的發(fā)展，我國的國內(nèi)物流和對外貿(mào) 易量增長迅速。承擔85%左右外貿(mào)貨物運輸?shù)暮＿\事業(yè)進入了空前的高速發(fā) 展時期，沿海港口吞吐量逐年上升。按照交通發(fā)展總體規(guī)劃，預計到2010 年，沿海港口總吞吐能力將達80億噸，集裝箱碼頭總吞吐能力達1億標 準箱。2020年，沿海港口吞吐能力將達到100億噸，集裝箱碼頭總吞吐量 達1.7億標準箱。這對海上交通的監(jiān)管能力提出了更高的要求。
港口內(nèi)除了大大小小的客船、貨輪，還有港內(nèi)施工、作業(yè)船舶異常繁 忙，挖泥船、工程船、拖輪以及公務船也不在少數(shù)，還有一些漁船進進出 出。船舶的流量相當大，高峰時刻航道上時時刻刻有船舶上線、下線、航 行。有些船舶為了提高自身的營運效率都想早些進出港，存在爭搶航道現(xiàn) 象，這勢必帶來對海上交通安全造成很大的隱患。海上交通系統(tǒng)的環(huán)境復 雜性、結構復雜性和運行復雜性，使得海上作為交通主體的各船舶面臨著 許多不確定因素，而現(xiàn)有的海上交通監(jiān)管手段存在著一些不足，如雷達 系統(tǒng)對船舶密集的港區(qū)、雷達盲區(qū)及假回波區(qū)域監(jiān)控的不足，船舶自動識 別系統(tǒng)一般只有比較大型的船舶才有安裝等等。如果不加以有效的控制， 很可能走向混亂無序的狀態(tài)，譬如發(fā)生觸礁、擱淺、碰撞等各種事故。
2006年中國港口貨物吞吐量56億噸，增長15.4%;集裝箱吞吐量9300 萬標準箱，增長26%，以上兩項指標繼續(xù)保持世界第一的位次。其中，上
海港貨物吞吐量4.65億噸，集裝箱吞吐量2171萬標準箱，分別居世界第一 位和第三位。其中社會物流總額預計同比增長17.1%;物流業(yè)增加值預計 增長12%以上，占服務業(yè)增加值的比重超過17%;社會物流總費用預計增
長13.2。X，與GDP的比率將穩(wěn)定在18.5%左右。隨著物流規(guī)模不斷擴大， 對外物流量快速增長，新的貨運基地也在不斷擴展，對海上的交通運輸監(jiān) 管能力是一種考驗。上述問題需要亟待解決，為此構建海上交通智能化監(jiān) 控系統(tǒng)，保證海上交通的有序、暢通、高效，是海上交通控制的基本目標。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種海上交通智能化監(jiān) 控系統(tǒng)，以利于滿足對于海上交通安全監(jiān)管需求，對海上交通突發(fā)事件的 及時有效的監(jiān)控和定位，提高監(jiān)管部門的工作效率。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是提供一種海上交通智能化 監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝在港區(qū)監(jiān)控中心、港口要部、碼頭區(qū)域及燈塔、航
標的海上設施上，其中該系統(tǒng)包括有IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無線寬帶網(wǎng)絡、 智能視頻分析系統(tǒng)、廣域監(jiān)控系統(tǒng)，信息處理系統(tǒng)；在所述港口要部安裝 有廣域視頻監(jiān)控設備，在所述碼頭區(qū)域安裝有IP監(jiān)控系統(tǒng)，在所述燈塔、 航標的海上設施上安裝有IP監(jiān)控系統(tǒng)和無線寬帶網(wǎng)絡設備，在所述港區(qū)監(jiān) 控中心安裝智能視頻分析系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)；所述IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集 碼頭、航道區(qū)域的視頻信號，通過無線寬帶網(wǎng)絡將視頻信號傳輸給所述監(jiān) 控中心內(nèi)的智能視頻分析系統(tǒng)，智能視頻分析系統(tǒng)對視頻信號物體或目標 的動作進行分析和判斷，當發(fā)生違反預設的安全規(guī)則時，向信息處理系統(tǒng) 發(fā)送報警視頻圖像數(shù)據(jù)，所述廣域視頻監(jiān)控系統(tǒng)對港口區(qū)域進行全景掃描 和重點區(qū)域?qū)崟r采集視頻圖像，通過無線寬帶網(wǎng)絡與信息處理系統(tǒng)進行交 互，信息處理系統(tǒng)具有外界數(shù)據(jù)接入接口，接受外部系統(tǒng)輸入的船舶動態(tài) 及靜態(tài)數(shù)據(jù)、接入智能視頻分析系統(tǒng)的報警視頻圖像數(shù)據(jù)、接入廣域監(jiān)控
系統(tǒng)傳輸來的視頻數(shù)據(jù)，通過處理將船舶信息顯示在信息處理系統(tǒng)的電子 海圖上，通過電子海圖上的目標信息實時控制IP監(jiān)控系統(tǒng)和廣域監(jiān)控系統(tǒng) 進行實時視頻監(jiān)控，信息處理系統(tǒng)對智能視頻分析系統(tǒng)的報警視頻圖像數(shù) 據(jù)進行處理，能夠按類別輸出報警信號。
本發(fā)明的效果是該智能化監(jiān)控技術，為港口、碼頭、航道等地區(qū)構架 出一個全方位、多層位的智能化監(jiān)控體系。其技術方案的要點是有效地結 合電子海圖信息管理系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)。利用本系統(tǒng)的目標識別、視頻 分析技術、無線網(wǎng)絡技術，將圖形化監(jiān)控、視頻監(jiān)控和智能分析結合在一 起，實現(xiàn)了以少量攝像頭監(jiān)控寬廣區(qū)域的高效率監(jiān)控、全景監(jiān)控、遠程監(jiān) 控與實況拍攝、智能分析。對突發(fā)事件的及時有效的監(jiān)控和定位，便于采 取有效的措施。應用該項技術后預計可減輕港口管理人員50%的重復勞動， 提高了工作效率，海事故障率可下降16個百分點。
圖l系統(tǒng)結構原理圖； .
圖2廣域視頻監(jiān)控系統(tǒng)結構圖3廣域視頻監(jiān)控系統(tǒng)中視頻傳感器結構圖4信息分析系統(tǒng)結構圖。
圖中
1、IP監(jiān)控系統(tǒng)2、無線寬帶網(wǎng)絡3、智能視頻分析系統(tǒng)
4、廣域視頻監(jiān)控系統(tǒng)5、信息處理系統(tǒng)6、船舶信息
7、報警信號8、電源9、攝像頭
10、電機11、中央處理器12、以太網(wǎng)接口
13、輸出數(shù)據(jù)14、大屏幕顯示器15、視頻傳感器
16、廣域監(jiān)控服務器17、客戶端
具體實施例方式
結合實施例對本發(fā)明的海上交通智能化監(jiān)控系統(tǒng)結構以及使用過程 加以詳細說明。
如圖1所示，在所述港口要部安裝有廣域視頻監(jiān)控設備4，在所述碼頭 區(qū)域安裝有IP監(jiān)控系統(tǒng)1 ，在所述燈塔、航標的海上設施上安裝有IP監(jiān)控 系統(tǒng)1和無線寬帶網(wǎng)絡設備2，在所述港區(qū)監(jiān)控中心安裝智能視頻分析系統(tǒng)
3和信息處理系統(tǒng)5。 .
所述IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)1采集碼頭、航道區(qū)域的視頻信號，通過實體網(wǎng) 絡或無線寬帶網(wǎng)絡2將視頻信號傳輸給監(jiān)控中心內(nèi)的智能視頻分析系統(tǒng)3， 智能視頻分析系統(tǒng)3對視頻信號進行分析和判斷，分析視頻中物體或目標 的動作。當發(fā)生違反預設的安全規(guī)則時，通過局域網(wǎng)發(fā)送報警視頻圖像數(shù) 據(jù)，提交給信息處理系統(tǒng)5。所述廣域視頻監(jiān)控系統(tǒng)4對港口區(qū)域進行全景 掃描和重點區(qū)域(如航道交匯點等船舶密集的地方)實時采集視頻圖像， 通過網(wǎng)絡和信息處理系統(tǒng)5進行交互，信息處理系統(tǒng)5具有外界數(shù)據(jù)接入 接口，接受外部系統(tǒng)輸入的船舶動態(tài)、靜態(tài)數(shù)據(jù)6，接入智能視頻分析系統(tǒng) 3的報警視頻圖像數(shù)據(jù)，接入廣域監(jiān)控系統(tǒng)4傳輸來的視頻數(shù)據(jù)，通過處理 將船舶信息顯示在信息處理系統(tǒng)5的電子海圖上。通過電子海圖上的目標 信息實時控制IP監(jiān)控系統(tǒng)1和廣域監(jiān)控系統(tǒng)4進行實時視頻監(jiān)控，信息處 理系統(tǒng)5對智能視頻分析系統(tǒng)3的報警視頻圖像數(shù)據(jù)進行處理，按類別輸 出報魯信號7，如圖形提示彈出對話框提示或聲音報警。
所述IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)1由信號采集設備、可遙控動作設備以及網(wǎng)絡視 頻服務器組成。信號采集設備包括視音頻信號、報警信號采集及模擬采集 設備，主要由攝像機、拾音設備、報警器、紅外探頭、煙霧傳感器等組成， 其作用主要是提供監(jiān)控前端各種信號采集功能，如視頻、音頻、震動、煙 霧、非法入侵等其他異常信號以及相關參數(shù)的采集?？蛇b控動作設備包括 電動變焦鏡頭、全方位云臺、室外電控防護罩及射燈開關等其他可控機電 設備，這些設備按照中心控制端發(fā)來的遙控指令進行動作。網(wǎng)絡視頻服務 器是整個系統(tǒng)中最重要的設備，負責將采集到的視音頻、報警等模擬信號 編碼、壓縮為數(shù)字信號，按照標準的網(wǎng)絡通信協(xié)議通過局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或 專網(wǎng)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心機房。同時，還可以將監(jiān)控中心機房發(fā)出的數(shù)字控制 命令轉(zhuǎn)化為模擬信號指令發(fā)給機電、報警等前端設備。
所述IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)1采集碼頭、航道區(qū)域的視頻信號，將視頻信號 傳輸給監(jiān)控中心的機房內(nèi)的智能視頻分析系統(tǒng)3，智能視頻分析系統(tǒng)3根據(jù) 預設的安全規(guī)則對視頻信號進行分析和判斷，當發(fā)生違反預設的安全規(guī)則
時，產(chǎn)生報警信息傳輸至信息處理系統(tǒng)5。系統(tǒng)運行時設置安全規(guī)則，運行
后不需要人工進行操作、判斷?？梢詫崿F(xiàn)對港口、航道監(jiān)視船只通行狀況 和碼頭、貨場車輛人員進出情況。采用絆線規(guī)則，對來往船只進行計數(shù)， 對碼頭車輛人員進行計數(shù)。將絆線規(guī)則和警戒區(qū)規(guī)則聯(lián)合應用，對于港口、 碼頭及海岸線等受保護的區(qū)域偵測進入受限區(qū)域的船只，防范各種危險情 況發(fā)生。利用徘徊規(guī)則，偵測在受限地帶內(nèi)游蕩/拋錨的船只，檢測航線內(nèi) 游蕩/拋錨的船只。采用絆線規(guī)則和警戒區(qū)規(guī)則聯(lián)合應用，偵測接近/游蕩/ 攀爬護欄或圍墻的人員。大大減輕了監(jiān)控中心的工作人員的工作強度。
如圖2、 3所示，廣域視頻監(jiān)控系統(tǒng)4由視頻傳感器、廣域監(jiān)控服務器 和大屏幕顯示器組成的。視頻傳感器采用電源8給其他部分供電，通過雙 電機10控制攝像頭9的水平和垂直轉(zhuǎn)動，做到掃描角度水平270度、垂直 30度的監(jiān)控范圍。通過中央處理器11進行A/D轉(zhuǎn)換等處理后，通過以太網(wǎng) 接口 12，輸出數(shù)據(jù)13。視頻服務器通過IP網(wǎng)絡連接視頻傳感器，控制視頻 傳感器的轉(zhuǎn)動、參數(shù)配置等，接收視頻傳感器傳輸?shù)囊曨l圖像數(shù)據(jù)。連接 大屏幕顯示器顯示視頻圖像。同時提供網(wǎng)絡接口，連接客戶端或其他相關 系統(tǒng)如信息處理系統(tǒng)5?？蛻舳耸峭ㄟ^視頻服務器來瀏覽視頻。
如圖4所示，信息數(shù)據(jù)采集模塊接受外部船舶信息6傳輸給數(shù)據(jù)分析
處理模塊。視頻數(shù)據(jù)控制模塊接受智能視頻分析系統(tǒng)3和廣域監(jiān)控系統(tǒng)4 的視頻數(shù)據(jù)，并傳輸給數(shù)據(jù)分析處理模塊。數(shù)據(jù)分析處理模塊將分析后顯 示數(shù)據(jù)傳輸給電子海圖顯示模塊，將報警數(shù)據(jù)傳輸給報警輸出模塊，將控 制命令數(shù)據(jù)傳輸給視頻數(shù)據(jù)控制模塊。視頻數(shù)據(jù)控制模塊傳輸控制命令給
智能視頻分析系統(tǒng)3和廣域監(jiān)控系統(tǒng)4，報警輸出模塊輸出報警信號7。
所述廣域視頻監(jiān)控系統(tǒng)4采集港口區(qū)域的視頻信號。工作人員通過廣 域監(jiān)控服務器16設置視頻傳感器15的參數(shù)配置，調(diào)整掃描區(qū)域方位和大 小范圍，通過廣域監(jiān)控服務器16控制視頻傳感器15的攝像頭轉(zhuǎn)動，選看 區(qū)域視頻圖像。同時將廣域監(jiān)控服務器16的視頻信號傳輸給大屏幕顯示器 14進行更清晰、更直觀的觀看。工作人員還可以通過客戶端17和信息處理 系統(tǒng)5遠程登陸廣域監(jiān)控服務器16，瀏覽視頻圖像。
監(jiān)控中心工作人員通過信息處理系統(tǒng)6連接AIS、 GPS等系統(tǒng)，接受船 舶信息6。通過解析處理目標地理位置，以符號的形式在電子海圖上顯示出 來，并提供測量和信息査詢功能，可以使工作人員了解整個港區(qū)的船舶動 態(tài)。通過對船舶相對位置的分析處理，對存在碰撞危險的船舶進行提示， 對港口、航道交通流量統(tǒng)計，將分析結果直觀的提交給操作的工作人員。 信息處理系統(tǒng)6可以通過切換的方式顯示智能視頻分析系統(tǒng)3和廣域監(jiān)控 系統(tǒng)4的多路視頻信號。信息處理系統(tǒng)6將智能視頻分析系統(tǒng)3傳輸?shù)臄?shù) 據(jù)分析按報警分類分為提示、預警、緊急級別用圖形或聲音形式提醒工作 人員，可以使工作人員的監(jiān)控有針對性、有條理。工作人員通過在信息處 理系統(tǒng)6的電子海圖上操作，通過電子海圖上目標位置控制廣域監(jiān)控系統(tǒng)4 的視頻傳感器的視頻采集方向。通過實時接收的目標船舶位置信息，控制 廣域監(jiān)控系統(tǒng)4的視頻傳感器鎖定追蹤目標的行蹤。使得工作人員可以將 電子海圖上的抽象符號和視頻中的現(xiàn)實物體對應起來，對監(jiān)控工作的把握 更加形象和直觀。
權利要求
1.一種海上交通智能化監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝在港區(qū)監(jiān)控中心、港口要部、碼頭區(qū)域及燈塔、航標的海上設施上，其特征是該系統(tǒng)包括有IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)(1)、無線寬帶網(wǎng)絡(2)、智能視頻分析系統(tǒng)(3)、廣域監(jiān)控系統(tǒng)(4)，信息處理系統(tǒng)(5)；在所述港口要部安裝有廣域視頻監(jiān)控設備(4)，在所述碼頭區(qū)域安裝有IP監(jiān)控系統(tǒng)(1)，在所述燈塔、航標的海上設施上安裝有IP監(jiān)控系統(tǒng)(1)和無線寬帶網(wǎng)絡設備(2)，在所述港區(qū)監(jiān)控中心安裝有智能視頻分析系統(tǒng)(3)和信息處理系統(tǒng)(5)；所述IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)(1)采集碼頭、航道區(qū)域的視頻信號，通過無線寬帶網(wǎng)絡(2)將視頻信號傳輸給所述監(jiān)控中心內(nèi)的智能視頻分析系統(tǒng)(3)，智能視頻分析系統(tǒng)(3)對視頻信號物體或目標的動作進行分析和判斷，當發(fā)生違反預設的安全規(guī)則時，向信息處理系統(tǒng)(5)發(fā)送報警視頻圖像數(shù)據(jù)；所述廣域視頻監(jiān)控系統(tǒng)(4)對港口區(qū)域進行全景掃描和重點區(qū)域?qū)崟r采集視頻圖像，通過無線寬帶網(wǎng)絡(2)與信息處理系統(tǒng)(5)進行交互，信息處理系統(tǒng)(5)具有外界數(shù)據(jù)接入接口，接受外部系統(tǒng)輸入的船舶動態(tài)及靜態(tài)數(shù)據(jù)(6)、接入智能視頻分析系統(tǒng)(3)的報警視頻圖像數(shù)據(jù)、接入廣域監(jiān)控系統(tǒng)(4)傳輸來的視頻數(shù)據(jù)，通過處理將船舶信息顯示在信息處理系統(tǒng)(5)的電子海圖上，通過電子海圖上的目標信息實時控制IP監(jiān)控系統(tǒng)(1)和廣域監(jiān)控系統(tǒng)(4)進行實時視頻監(jiān)控，信息處理系統(tǒng)(5)對智能視頻分析系統(tǒng)(3)的報警視頻圖像數(shù)據(jù)進行處理，能夠按類別輸出報警信號(7)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的海上交通智能化監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述 的廣域視頻監(jiān)控系統(tǒng)(4)由視頻傳感器、廣域監(jiān)控服務器和大屏幕顯示器 組成，通過視頻傳感器中的雙電機控制攝像鏡頭的水平和垂直轉(zhuǎn)動，能夠 掃描角度水平達270度、垂直達30度的監(jiān)控范圍。
3、 根據(jù)權利要求1所述的海上交通智能化監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)(1)由信號采集設備、可遙控動作設備以及網(wǎng)絡視頻服務器組成；所述信號采集設備將采集監(jiān)控前端設備的多種信號傳送到網(wǎng)絡視頻服務器，將采集的模擬信號編碼、壓縮為數(shù)字信號，按照標準的網(wǎng)絡通信協(xié)議通過無線寬帶網(wǎng)絡(2)傳輸?shù)剿霰O(jiān)控中心；同時，還能夠?qū)⒈O(jiān)控 中心發(fā)出的數(shù)字控制命令轉(zhuǎn)化為模擬信號指令發(fā)給信號采集前端設備。
4、 根據(jù)權利要求1所述的海上交通智能化監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是所述 信息處理系統(tǒng)(5)包括信息數(shù)據(jù)采集模塊，視頻數(shù)據(jù)控制模塊，數(shù)據(jù)分析 處理模塊，電子海圖顯示模塊和報警輸出模塊；信息數(shù)據(jù)采集模塊接受外部船舶信息的船舶動態(tài)及靜態(tài)數(shù)據(jù)(6)傳輸 給數(shù)據(jù)分析處理模塊，視頻數(shù)據(jù)控制模塊接受智能視頻分析系統(tǒng)(3)和廣 域監(jiān)控系統(tǒng)(4)的視頻數(shù)據(jù)，并傳輸給數(shù)據(jù)分析處理模塊，數(shù)據(jù)分析處理 模塊將分析后顯示數(shù)據(jù)傳輸給電子海圖顯示模塊，將報警數(shù)據(jù)傳輸給報警 輸出模塊并輸出報警信號(7)，將控制命令數(shù)據(jù)傳輸給視頻數(shù)據(jù)控制模塊， 視頻數(shù)據(jù)控制模塊傳輸控制命令給智能視頻分析系統(tǒng)(3)和廣域監(jiān)控系統(tǒng) (4)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種海上交通智能化監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無線寬帶網(wǎng)絡、智能視頻分析系統(tǒng)、廣域監(jiān)控系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)；在港口要部安裝有廣域視頻監(jiān)控設備，在碼頭區(qū)域安裝有IP監(jiān)控系統(tǒng)，在燈塔、航標的海上設施上安裝有IP監(jiān)控系統(tǒng)和無線寬帶網(wǎng)絡設備，在港區(qū)監(jiān)控中心安裝有智能視頻分析系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。有益效果是該系統(tǒng)為港口、碼頭、航道等地區(qū)構架出一個全方位、多層位的智能化監(jiān)控體系，有效地結合電子海圖信息管理系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)，利用目標識別、視頻分析、無線網(wǎng)絡技術將圖形化監(jiān)控、視頻監(jiān)控和智能分析相結合，實現(xiàn)了以少量攝像頭監(jiān)控寬廣區(qū)域的高效監(jiān)控、全景監(jiān)控、遠程監(jiān)控與實況拍攝、智能分析。提高工作效率，減少海事故障率16％。
文檔編號G08G3/00GK101102479SQ20071005836
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月23日 優(yōu)先權日2007年7月23日
發(fā)明者崔寶英, 維 曹, 朱晨光 申請人:天津七所信息技術有限公司