前言

隨著全球一體化進程的加快和國際經(jīng)濟活動的日趨頻繁以及供應(yīng)鏈管理思想的興起，現(xiàn)代港口特別是大型樞紐港的地位越來越突出，如何加強對大型港口調(diào)度、安保等各方面的管理成為建設(shè)和管理者需要面對的嚴峻問題。

天地偉業(yè)大型港口視頻監(jiān)控系統(tǒng)是采用傳統(tǒng)視頻技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)手段，對遠端場景進行傳感成像、信號傳輸、集中監(jiān)視、圖像記錄以及聯(lián)動控制的安全技術(shù)防范和管理系統(tǒng)。由于其直觀的效果，日益成為現(xiàn)代大型港口管理的重要組成部分。

按照港口數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體規(guī)劃和設(shè)計要求，建立和完善港區(qū)各作業(yè)區(qū)域，錨地、航道、泊位、堆場、門衛(wèi)、公安交通、環(huán)境監(jiān)測等數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)十分必要。在碼頭各作業(yè)區(qū)域建立視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為海關(guān)、港口公安局、海事局、邊防等其他協(xié)作單位，提供監(jiān)控點及相應(yīng)的控制手段，與以上單位建立統(tǒng)一和共享的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，逐步完成港口的數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。

港口視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求分析

監(jiān)控范圍

集裝箱碼頭、保稅倉庫等貨物集散地的監(jiān)控;海關(guān)監(jiān)管的重點場所;幫助海關(guān)邊檢部門掌握轄區(qū)動態(tài)，開展反偷渡工作;碼頭前沿的船港界面;危險貨物作業(yè)過程;重大危險源;引航;港口設(shè)施保安計劃落實情況;進出港車輛、人員、船舶、貨物。

港口視頻監(jiān)控常見問題

1.建設(shè)周期長，設(shè)備部分老化。以某大型港口一期為例，該碼頭自1998年開始建設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)，10年間曾經(jīng)歷過多次系統(tǒng)改造和維修，但是基礎(chǔ)的線路、一些設(shè)備連接和承載系統(tǒng)都還是舊的，接觸不良的故障時有發(fā)生，因光纜老化和外力中斷的故障在最近4年間就發(fā)生過3起。其他碼頭這樣的情況也不少見。

2.各碼頭監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)各自為政，建設(shè)標準不統(tǒng)一。全港對于監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)沒有一個統(tǒng)一的標準，各碼頭公司都有自己一套獨立的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在海關(guān)的監(jiān)控室可以看到四五個碼頭公司提供的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，各個系統(tǒng)都不一樣，各系統(tǒng)資源不能共享，使用、維護和修理，非常麻煩。

3.各聯(lián)檢專網(wǎng)之間設(shè)備重復投資，信息無法共享。目前各口岸聯(lián)檢單位都有通過網(wǎng)絡(luò)進行視頻監(jiān)控的需求，但由于邊防公安網(wǎng)、海關(guān)專網(wǎng)、海事專網(wǎng)、各碼頭局域網(wǎng)絡(luò)之間不能互連互通，造成幾乎每個需要監(jiān)控的單位都單獨做了一套監(jiān)控系統(tǒng)，重復投資、浪費資源的情況相當嚴重，并且各系統(tǒng)之間的視頻資源無法共享。若單獨共享前端攝像頭采集的圖像信號，則意義不大，且在控制權(quán)限方面會更加混亂。

港口視頻監(jiān)控需求特點

1.監(jiān)控范圍大。港口監(jiān)控點的選擇，應(yīng)將攝像機安裝在港區(qū)的燈塔制高點，這樣視野寬、無障礙，可盡量少設(shè)監(jiān)控點，使每個監(jiān)控點監(jiān)控覆蓋的碼頭面積最大。

2.全天候監(jiān)控。港口監(jiān)控點要全天候工作，這就需要選用紅外敏感型彩色轉(zhuǎn)黑白攝像機和日夜兩用型鏡頭，并且在3km外能看清人物活動;選用螺桿傳動的室外一體化重載云臺。為了減少遠距離圖像的抖動，攝像機的安裝也要確保牢固穩(wěn)定。

3.電磁干擾問題突出。港口一般都經(jīng)過幾十年的不斷建設(shè)，設(shè)備、強電、弱電多種系統(tǒng)交叉運行，電磁干擾問題無處不在，因此要獲得好的監(jiān)控效果，必須考慮系統(tǒng)抗干擾的問題。

4.避雷接地必須安全可靠。監(jiān)控系統(tǒng)的軟肋是前端的避雷與接地，前端設(shè)備的避雷與接地直接影響整個工程的安全性和可靠性，忽視避雷與接地可能給用戶帶來巨大的的損失。避雷原則是所有設(shè)備都要安裝在避雷針的保護范圍之內(nèi)，接地電阻不大于10Ω，避雷與接地的特點是環(huán)境決定并影響避雷與接地的實際效果。

5.系統(tǒng)資源共享。港口監(jiān)控系統(tǒng)不但要滿足生產(chǎn)、管理的需要，還要滿足邊防檢查、海關(guān)、海事部門的監(jiān)管需要，因此，需要解決圖像資源共享和控制權(quán)限的分配問題。

港口視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)分析

系統(tǒng)架構(gòu)特點

1.新建設(shè)的港口可視化系統(tǒng)具備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的特點，可以遠程觀看控制，提供開放式的接口規(guī)范，可方便實現(xiàn)外部監(jiān)控;

2.采用模擬與數(shù)字結(jié)合的方式，前端到調(diào)度室監(jiān)控中心采用模擬傳輸和控制方式，保證了圖像質(zhì)量和操作實時性，在調(diào)度室監(jiān)控中心進行數(shù)字化;

3.以光纖為主要傳輸手段，配合采用其他多種靈活的傳輸手段;

4.采用數(shù)字化組網(wǎng)方式，為各監(jiān)控中心提供高清晰度圖像和運行安全可靠的視頻系統(tǒng);

5.建立統(tǒng)一的管理平臺，統(tǒng)一權(quán)限管理，統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)實現(xiàn)多級管理要求;

6.整個系統(tǒng)具備可擴展性、穩(wěn)定性，適應(yīng)港口環(huán)境;

7.滿足港口業(yè)務(wù)系統(tǒng)、海關(guān)、港口公安局、海事局、邊防等多個監(jiān)控中心對監(jiān)控點位合理分配和權(quán)限控制的要求;

8.實現(xiàn)網(wǎng)上瀏覽與控制;

9.實現(xiàn)船舶、貨物進出港的全過程、全方位系統(tǒng)跟蹤管理。

系統(tǒng)整體拓撲架構(gòu)

按所處地理位置的不同以及實現(xiàn)功能要求的不同，天地偉業(yè)港口視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)分為三級：前端監(jiān)控點、各調(diào)度中心、總控中心。實現(xiàn)的流程包括：前端信號的采集、信號的傳輸、后端信號的編碼處理、用戶訪問。根節(jié)點是港口的總監(jiān)控中心，一級父節(jié)點是各調(diào)度中心，子節(jié)點是分布在各個港口的監(jiān)控前端。系統(tǒng)中虛線部分是用光纖傳輸，通過光端機將前端的視頻信號、控制信號傳輸至調(diào)度中心，由調(diào)度中心的矩陣系統(tǒng)進行集中管理。為實現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，在調(diào)度中心安放視頻編碼設(shè)備，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。各調(diào)度中心匯集到總監(jiān)控中心，在總監(jiān)控中心實現(xiàn)所有系統(tǒng)的集中管理。

調(diào)度室監(jiān)控中心系統(tǒng)架構(gòu)

在調(diào)度中心，光端機視頻輸出視頻信號首先進入視頻分配器，分別向矩陣系統(tǒng)和視頻編碼設(shè)備系統(tǒng)提供視頻輸入。視頻控制矩陣輸出到大屏設(shè)備，其中視頻編碼設(shè)備將模擬信號進行數(shù)字化處理并介入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器(或稱：視頻代理服務(wù)器)統(tǒng)一管理和轉(zhuǎn)發(fā)視頻數(shù)據(jù)，以主要解決視頻編碼設(shè)備的性能差異和緩解網(wǎng)絡(luò)干路的帶寬壓力。用戶登錄到視頻平臺服務(wù)器，并從視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器獲得視頻數(shù)據(jù)流完成監(jiān)控的應(yīng)用過程。

其中，視頻監(jiān)控頭(含協(xié)議解碼器與云臺)以及與監(jiān)控中心連接的視頻線，控制線，光纖，電源等屬于設(shè)備鏈路層，是整個可視化系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，提供影像采集及傳輸功能。視頻矩陣負責前方各監(jiān)控點的接入在控制室負責各路視圖頻間的切換輸入顯示等，視頻編碼設(shè)備與矩陣連接負責將視頻信號控制信號轉(zhuǎn)換成IP協(xié)議的數(shù)據(jù)接入到網(wǎng)絡(luò)，這兩部分輸入中間耦合層，另外視頻編碼設(shè)備與視頻矩陣的連接需要與矩陣的控制協(xié)議，波特率，協(xié)議編號等對應(yīng)。管理平臺服務(wù)器及視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器對應(yīng)系統(tǒng)核心層，是整個系統(tǒng)的管理核心，服務(wù)器支撐管理平臺的運行，為各系統(tǒng)的視頻調(diào)用提供接口，存儲設(shè)備提供錄像存儲與流媒體服務(wù)等功能，供其他系統(tǒng)對錄像片斷及場景抓拍的調(diào)用。調(diào)度室內(nèi)工作人員可以在計算機系統(tǒng)內(nèi)切換視頻畫面，瀏覽視頻錄像等，網(wǎng)絡(luò)用戶可以利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)計算機在應(yīng)用系統(tǒng)上使用可視化系統(tǒng)。所有數(shù)字視頻信號基于MPEG4的高清格式(D1720×576)傳輸，帶寬占用約2Mbit/S。

軟件架構(gòu)及功能

主要是基于通用流服務(wù)體系架構(gòu)(Universal Streaming Service Architecture，USSA)，由圖形化GIS信息服務(wù)、權(quán)限分級管理、視頻通用接口、后臺管理服務(wù)、流媒體管理服務(wù)、關(guān)聯(lián)觸發(fā)服務(wù)、視頻會議管理、自動調(diào)度控制臺等服務(wù)組成，通過應(yīng)用服務(wù)、流媒體傳輸服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)、Web服務(wù)、JSP頁面、ActiveX控件、各種驅(qū)動程序等基本模塊實現(xiàn)軟件功能，提供現(xiàn)場實時監(jiān)視、多分屏切換、云鏡控制和輪巡、錄像和回放、報警和聯(lián)動、強大的用戶權(quán)限管理和安全認證等，可以方便地實現(xiàn)遠程監(jiān)控、分布式監(jiān)控(跨區(qū)域多級、多中心監(jiān)控)、分布式錄像、組合報警策略等。與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的組播功能配合，還可以有效減少網(wǎng)絡(luò)流量，保證網(wǎng)絡(luò)暢通。

隨著管理水平的提高，可視化系統(tǒng)作為現(xiàn)代化管理的先進載體，將可以與生產(chǎn)經(jīng)營管理系統(tǒng)相結(jié)合，逐步把生產(chǎn)經(jīng)營管理系統(tǒng)的主要內(nèi)容如：安全、船舶動態(tài)、指泊、車、庫場、筒倉等作業(yè)信息通過可視化系統(tǒng)直觀顯現(xiàn)出來，使生產(chǎn)經(jīng)營管理系統(tǒng)更加貼近實際使用需要。

港口視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用趨勢

高分辨率數(shù)字監(jiān)控

應(yīng)用高分辨率IP視頻監(jiān)控可以有效減少視頻監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機的數(shù)量，減少監(jiān)控人員的勞動強度，提高圖像質(zhì)量，提升監(jiān)控水平;而且在一旦發(fā)生安全或者其他事件的情況下，又能提供清晰的監(jiān)控錄像分析事件發(fā)生原因或追究事件責任。因此，應(yīng)用高分辨率IP視頻監(jiān)控可以作為港口視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的方向之一。

智能視頻分析

智能視頻監(jiān)控是結(jié)合對運動目標的智能跟蹤和識別技術(shù)，采用背景減除和模式識別的原理和方法，檢測和識別視頻中的運動物體，然后進行跟蹤并記錄各個物體的運行軌跡和運動信息，再實時分析這些運動和預設(shè)的報警事件是否吻合，如果吻合，則發(fā)出相應(yīng)警報，以便進行干預或處置。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成與通常的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本相同，主要包括完成視頻數(shù)據(jù)采集的數(shù)字攝像機、應(yīng)用處理的編碼器與視頻服務(wù)器、傳輸控制的路由器、存儲的DVR、視頻查看的監(jiān)視器和管理系統(tǒng)軟件等，所不同的是智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)字攝像機或者管理系統(tǒng)軟件中配置了智能圖像處理系統(tǒng)。

港口視頻監(jiān)控采用智能分析技術(shù)，意在實時判斷運動物體的運動特征是否可能威脅港口安全。如果運動物體的運動特征可能威脅港口安全，則實時采取預防安全事件發(fā)生的措施，避免或減少安全事件的發(fā)生。港口設(shè)施內(nèi)大部分可能產(chǎn)生保安威脅的運動物體的運動特征，如道路上的車輛運行方向、車輛或人員限制區(qū)域的進出、一定數(shù)量人員長時間聚集、車輛或人員在特定區(qū)域長時間的停留、特定車輛或人員的行蹤等，均可以通過智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的行為識別方法進行辨識，從而自動發(fā)出警報。港口保安視頻監(jiān)控系統(tǒng)中部分保安區(qū)域的監(jiān)控可以利用智能視頻監(jiān)控技術(shù)，以便在有效保證實時視頻監(jiān)控質(zhì)量的情況下，減少監(jiān)控人員的勞動強度或監(jiān)控人員數(shù)量，增加一線保安力量，提高港口安全防范水平。