前言

隨著全球一體化進程的加快和國際經濟活動的日趨頻繁以及供應鏈管理思想的興起，現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度、安保等各方面的管理成為建設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)視頻技術與現代通信技術相結合的技術手段，對遠端場景進行傳感成像、信號傳輸、集中監(jiān)視、圖像記錄以及聯動控制的安全技術防范和管理系統(tǒng)。由于其直觀的效果，日益成為現代大型港口管理的重要組成部分。

按照港口數字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體規(guī)劃和設計要求，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)的基礎上，為海關、港口公安局、海事局、邊防等其他協作單位，提供監(jiān)控點及相應的控制手段，與以上單位建立統(tǒng)一和共享的視頻監(jiān)控網絡，逐步完成港口的數字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設。

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;海關監(jiān)管的重點場所;幫助海關邊檢部門掌握轄區(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.建設周期長，設備部分老化。以某大型港口一期為例，該碼頭自1998年開始建設監(jiān)控系統(tǒng)，10年間曾經歷過多次系統(tǒng)改造和維修，但是基礎的線路、一些設備連接和承載系統(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)建設各自為政，建設標準不統(tǒng)一。全港對于監(jiān)控系統(tǒng)的建設沒有一個統(tǒng)一的標準，各碼頭公司都有自己一套獨立的系統(tǒng)結構。在海關的監(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.各聯檢專網之間設備重復投資，信息無法共享。目前各口岸聯檢單位都有通過網絡進行視頻監(jiān)控的需求，但由于邊防公安網、海關專網、海事專網、各碼頭局域網絡之間不能互連互通，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。港口一般都經過幾十年的不斷建設，設備、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。避雷原則是所有設備都要安裝在避雷針的保護范圍之內，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、管理的需要，還要滿足邊防檢查、海關、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限的分配問題。

港口視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構分析

系統(tǒng)架構特點

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

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

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.采用數字化組網方式，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)一權限管理，統(tǒng)一規(guī)劃建設實現多級管理要求;

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

7.滿足港口業(yè)務系統(tǒng)、海關、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限控制的要求;

8.實現網上瀏覽與控制;

9.實現船舶、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

按所處地理位置的不同以及實現功能要求的不同，天地偉業(yè)港口視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整體結構分為三級：前端監(jiān)控點、各調度中心、總控中心。實現的流程包括：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、控制信號傳輸至調度中心，由調度中心的矩陣系統(tǒng)進行集中管理。為實現數字化網絡監(jiān)控，在調度中心安放視頻編碼設備，將模擬信號轉換成數字信號，在網絡中傳輸。各調度中心匯集到總監(jiān)控中心，在總監(jiān)控中心實現所有系統(tǒng)的集中管理。

調度室監(jiān)控中心系統(tǒng)架構

在調度中心，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)和視頻編碼設備系統(tǒng)提供視頻輸入。視頻控制矩陣輸出到大屏設備，其中視頻編碼設備將模擬信號進行數字化處理并介入到網絡系統(tǒng)中。視頻轉發(fā)服務器(或稱：視頻代理服務器)統(tǒng)一管理和轉發(fā)視頻數據，以主要解決視頻編碼設備的性能差異和緩解網絡干路的帶寬壓力。用戶登錄到視頻平臺服務器，并從視頻轉發(fā)服務器獲得視頻數據流完成監(jiān)控的應用過程。

其中，視頻監(jiān)控頭(含協議解碼器與云臺)以及與監(jiān)控中心連接的視頻線，控制線，光纖，電源等屬于設備鏈路層，是整個可視化系統(tǒng)的基礎設備，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，視頻編碼設備與矩陣連接負責將視頻信號控制信號轉換成IP協議的數據接入到網絡，這兩部分輸入中間耦合層，另外視頻編碼設備與視頻矩陣的連接需要與矩陣的控制協議，波特率，協議編號等對應。管理平臺服務器及視頻轉發(fā)服務器對應系統(tǒng)核心層，是整個系統(tǒng)的管理核心，服務器支撐管理平臺的運行，為各系統(tǒng)的視頻調用提供接口，存儲設備提供錄像存儲與流媒體服務等功能，供其他系統(tǒng)對錄像片斷及場景抓拍的調用。調度室內工作人員可以在計算機系統(tǒng)內切換視頻畫面，瀏覽視頻錄像等，網絡用戶可以利用現有網絡內計算機在應用系統(tǒng)上使用可視化系統(tǒng)。所有數字視頻信號基于MPEG4的高清格式(D1720×576)傳輸，帶寬占用約2Mbit/S。

軟件架構及功能

主要是基于通用流服務體系架構(Universal Streaming Service Architecture，USSA)，由圖形化GIS信息服務、權限分級管理、視頻通用接口、后臺管理服務、流媒體管理服務、關聯觸發(fā)服務、視頻會議管理、自動調度控制臺等服務組成，通過應用服務、流媒體傳輸服務、數據庫服務、Web服務、JSP頁面、ActiveX控件、各種驅動程序等基本模塊實現軟件功能，提供現場實時監(jiān)視、多分屏切換、云鏡控制和輪巡、錄像和回放、報警和聯動、強大的用戶權限管理和安全認證等，可以方便地實現遠程監(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。與網絡設備的組播功能配合，還可以有效減少網絡流量，保證網絡暢通。

隨著管理水平的提高，可視化系統(tǒng)作為現代化管理的先進載體，將可以與生產經營管理系統(tǒng)相結合，逐步把生產經營管理系統(tǒng)的主要內容如：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)直觀顯現出來，使生產經營管理系統(tǒng)更加貼近實際使用需要。

港口視頻監(jiān)控系統(tǒng)應用趨勢

高分辨率數字監(jiān)控

應用高分辨率IP視頻監(jiān)控可以有效減少視頻監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機的數量，減少監(jiān)控人員的勞動強度，提高圖像質量，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)控是結合對運動目標的智能跟蹤和識別技術，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的報警事件是否吻合，如果吻合，則發(fā)出相應警報，以便進行干預或處置。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構成與通常的數字化、網絡化視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本相同，主要包括完成視頻數據采集的數字攝像機、應用處理的編碼器與視頻服務器、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，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。港口設施內大部分可能產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，以便在有效保證實時視頻監(jiān)控質量的情況下，減少監(jiān)控人員的勞動強度或監(jiān)控人員數量，增加一線保安力量，提高港口安全防范水平。