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結(jié)合視頻影像的港口船舶追控系統(tǒng)VTS/AIS

來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間：2011/01/25
　　　港口安全一直是海洋國(guó)家的國(guó)土安全重要項(xiàng)目，更是一個(gè)以貿(mào)易為導(dǎo)向的經(jīng)濟(jì)大國(guó)所要做好的管理項(xiàng)目。我們可以看到世界各國(guó)都在其主要的經(jīng)濟(jì)通商港口投入大量的安全與管理軟硬件設(shè)施，鄰近如新加坡、馬來(lái)西亞、香港、高雄、上海、連云港、丹東等主要亞洲對(duì)外商業(yè)港口都不斷在更新及加強(qiáng)港務(wù)安全，就可以知道港口安全的重要性與發(fā)展性。本文要探討的港口安全系統(tǒng)是一個(gè)較鮮為人知的部份，是將管理與安全結(jié)合的機(jī)制與系統(tǒng)。
　　港口安全問(wèn)題不只存在陸地部份
　　我們都知道港口跟機(jī)場(chǎng)一樣是對(duì)外埠口，連系著來(lái)自不同區(qū)域國(guó)家的人及事物，安全管理是必要的，尤其是恐怖攻擊日益猖盛的時(shí)期，港口安全更顯重要。港口有著特殊區(qū)域的安全訴求，除了來(lái)自陸地的人車(chē)貨品之外，還有來(lái)自海上的船舶需要管理及掌控，我們就將此管理系統(tǒng)稱(chēng)為VTS(VesselTrafficSystem)又稱(chēng)為港埠船舶追蹤管理系統(tǒng)。按中華人民共和國(guó)船舶交通管理系統(tǒng)安全監(jiān)督管理規(guī)則，船舶在VTS區(qū)域內(nèi)航行、停泊和作業(yè)時(shí)，必須按主管機(jī)關(guān)頒發(fā)的《VTS用戶指南》所明確的報(bào)告程序和內(nèi)容，通過(guò)高頻無(wú)線電話或其它有效手段向VTS中心進(jìn)行船舶動(dòng)態(tài)回報(bào)。
　　在VTS港岸信號(hào)臺(tái)中心的顯示屏上可以看到透過(guò)岸基雷達(dá)接受到船舶的回波(目標(biāo))，從業(yè)人員還需要透過(guò)VHF直接詢問(wèn)、VHF通話加VHF測(cè)向、VHF短消息等手段來(lái)獲得該船的船名，并對(duì)該目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。經(jīng)標(biāo)識(shí)過(guò)的目標(biāo)，其標(biāo)識(shí)會(huì)始終跟隨船舶(目標(biāo))航行，直到船舶(目標(biāo))駛離VTS區(qū)域。透過(guò)VHF確認(rèn)船名和位置的工作花費(fèi)了VTS中心人員相當(dāng)大的精力，這樣對(duì)VTS的功能會(huì)是一個(gè)削弱。而雷達(dá)與VTS的情況相同，無(wú)法直接了解目標(biāo)船舶訊息的問(wèn)題非常突出，對(duì)避碰也相當(dāng)不利，成了技術(shù)瓶頸。雖然當(dāng)時(shí)VTS與雷達(dá)比以前同類(lèi)產(chǎn)品在性能上升了一大步，但隨著航海事業(yè)的發(fā)展和人們對(duì)航海通信導(dǎo)航儀器的要求提升，VTS和雷達(dá)無(wú)法直接標(biāo)識(shí)目標(biāo)，漸漸無(wú)法滿足需求，長(zhǎng)距離影像與船舶追蹤系統(tǒng)的結(jié)合應(yīng)用順勢(shì)而生。
　　為何系統(tǒng)要加上辨識(shí)追蹤呢?其實(shí)是為了安全用意，系統(tǒng)內(nèi)包含了一個(gè)叫AIS(AutomaticIdentificationSystem，自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng))，是國(guó)際海事組織(IMO)、國(guó)際航標(biāo)協(xié)會(huì)(IALA)、國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)共同的研究選擇的船舶必須安裝的設(shè)備之一。AIS是一種船舶航行信息采集，透過(guò)無(wú)線電數(shù)據(jù)傳輸結(jié)合電子海圖信息于一體，采用多址通信技術(shù)(SOTDMA)將時(shí)間分割成幀，每一幀分割成若干時(shí)間隙隔，每個(gè)站臺(tái)自動(dòng)選擇空閑時(shí)隙，將本身有關(guān)信息經(jīng)由VHF發(fā)射機(jī)播發(fā)送出去，裝備AIS的船舶或岸港信號(hào)臺(tái)自動(dòng)接收后，在其顯示器上顯示，并能夠按要求發(fā)送港務(wù)及船舶本身有關(guān)安全等信息，這是船與船、船與岸港信號(hào)臺(tái)信息交換的橋梁，是港區(qū)船舶數(shù)字化交通管理的重要組成。其目的在于防止港內(nèi)外船舶碰撞、及早掌握船舶信息及動(dòng)向狀態(tài)，提高港區(qū)水道交通及船舶卸載安全;同時(shí)也為水運(yùn)管理提供船舶航行信息，便于港岸管理。通過(guò)這個(gè)設(shè)備與CCTV監(jiān)控系統(tǒng)的PTZ攝像機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，可以掌握船舶由進(jìn)港前，VTS雷達(dá)偵測(cè)到自該船舶目標(biāo)起一直到進(jìn)港下錨為止的全過(guò)程及船舶信息。
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　　港口船舶管理與追蹤系統(tǒng)運(yùn)用及效能
　　由于船舶AIS自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)發(fā)展越來(lái)越精密化及網(wǎng)絡(luò)化，許多國(guó)家已將AIS全面應(yīng)用在海岸防衛(wèi)上，其被重視性也越來(lái)越高，相信不久后AIS將全面成為港口安全管理網(wǎng)絡(luò)及海岸安全防衛(wèi)的重要設(shè)施。AIS在傳輸應(yīng)用上主要在于傳送與偵測(cè)距離，關(guān)鍵在于廣播發(fā)射功率及距離，還有SOTDMA及CSTDMA二種廣播方式。AIS基站的建設(shè)由兩部分組成：一個(gè)在港口區(qū)域選擇一到兩個(gè)制高點(diǎn)安裝AIS港岸基設(shè)備，需要無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可供信號(hào)臺(tái)雷達(dá)管控人員在港區(qū)內(nèi)網(wǎng)實(shí)時(shí)查看船舶動(dòng)態(tài);另一個(gè)則是使用便攜式AIS信號(hào)接收器及NB終端，供船舶下錨地海關(guān)及檢疫人員在港巡船上查看船舶動(dòng)態(tài)。通過(guò)這種機(jī)制港務(wù)海關(guān)人員及船舶檢疫、海港旅檢的工作人員就可通過(guò)多樣化的使用終端對(duì)船舶動(dòng)態(tài)實(shí)施全程監(jiān)控。
　　進(jìn)一步AIS系統(tǒng)還可以結(jié)合電子海圖監(jiān)控功能與現(xiàn)有船舶檢驗(yàn)檢疫業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行港區(qū)特定操作界面操作。這種功能可以在工作站電子海圖監(jiān)控平臺(tái)上輕輕移動(dòng)鼠標(biāo)，工作人員不僅能查看船舶名稱(chēng)、代號(hào)、位置等AIS信息，還能輕松地對(duì)船舶海關(guān)申報(bào)貨品及檢驗(yàn)檢疫申報(bào)信息進(jìn)行掌控及核對(duì)。同時(shí)如裝載有危險(xiǎn)物品如化學(xué)品、瓦斯油料及來(lái)自公告管制疫區(qū)來(lái)船，將自動(dòng)地以警示顏色顯示在海圖上，進(jìn)入警戒區(qū)域后即以訊息方式或手機(jī)短信方式告知港務(wù)管理人員，進(jìn)行全程監(jiān)控。
　　另外，ISPS要求港口需監(jiān)控及控制處理港口，包含貨物、人及船進(jìn)入港口，因此，很重要的是，安全操控系統(tǒng)需要知道哪一艘船進(jìn)入港口、來(lái)自哪里、是否危險(xiǎn)以及他們計(jì)劃停靠日期。一旦進(jìn)入港口,它就會(huì)監(jiān)控船只的移動(dòng)以防它們進(jìn)入限制區(qū)域.同時(shí)它也會(huì)監(jiān)控其它船只離開(kāi)及哪些船只將?？恳苑啦环ǖ男袨?，同時(shí)還會(huì)自動(dòng)警示哪些船只進(jìn)入限制區(qū)或哪些在安全區(qū)域。
　　·船只身份及追蹤;
　　·船旗及擁有者;
　　·起點(diǎn)/終點(diǎn);
　　·貨物/HAZMAT;
　　·在港內(nèi)的移動(dòng)紀(jì)錄;
　　·警衛(wèi)區(qū):當(dāng)其它船只靠近船將發(fā)出警訊;
　　·警報(bào)區(qū):當(dāng)船只靠近限制區(qū)域?qū)l(fā)出警報(bào);
　　·AIS自動(dòng)身分顯示;
　　·ETA計(jì)算;
　　·歷史記錄及報(bào)告。
　　港口船舶追蹤VTS與CCTV監(jiān)控運(yùn)用
　　VTS提供自動(dòng)化雷達(dá)追蹤功能，根據(jù)AIS船只身分自動(dòng)追蹤獲得事件數(shù)據(jù)、記錄及警戒，以配合環(huán)境狀況及其它情況，為了達(dá)成將VTS與CCTVPTZ攝影機(jī)結(jié)合，我們采用了如圖3的流程控制，透過(guò)這個(gè)流程控制我們可以在船舶進(jìn)港前20海里掌握船箔信息及在4公里(相當(dāng)于3海里處)就掌握包含船名、載物及船速、航向?qū)崟r(shí)影像動(dòng)態(tài)進(jìn)行視頻監(jiān)控及錄像，除了可以維持港內(nèi)外水道安全外，更可以對(duì)海事糾紛提供完整的錄像信息作為判定依據(jù)。
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　　VTS港口船舶追蹤管理系統(tǒng)整體效益
　　本文以筆者在港口所做實(shí)例，對(duì)其效益做分析。該港務(wù)單位有效掌控港口外海20里范圍內(nèi)之船舶動(dòng)態(tài)、航行安全及船舶進(jìn)出港交通秩序，遇有急難事件發(fā)生能夠快速通報(bào)、爭(zhēng)取救援時(shí)效，提高港埠作業(yè)效率，降低船舶滯港之待泊成本，主動(dòng)提供船舶進(jìn)、出港信息服務(wù)增強(qiáng)營(yíng)運(yùn)競(jìng)爭(zhēng)力。
　　系統(tǒng)在港區(qū)安全上的效益有以下幾點(diǎn)。
　　·航行安全方面：對(duì)到離港船舶航行動(dòng)態(tài)能充分有效掌握，提供完善信息預(yù)警服務(wù)，避免海事發(fā)生;
　　·港埠作業(yè)信息化方面：設(shè)置VTS后，其工作站計(jì)算機(jī)與本局港棧操作系統(tǒng)連線，VTS船舶動(dòng)態(tài)信息可與港灣、棧端口信息相結(jié)合，相輔相承，達(dá)成航政、港灣業(yè)務(wù)與棧端口作業(yè)一元化之目標(biāo)，AIS航跡記錄可透過(guò)遠(yuǎn)程控制，與航政、港灣等業(yè)管單位，同步顯示臨場(chǎng)情況，掌握最新船位;
　　·營(yíng)運(yùn)時(shí)效方面：當(dāng)海象惡劣、視界不良或霧季時(shí)，可快速正確輔助引導(dǎo)船舶安全航行，增加進(jìn)、出港效率;可由管制塔臺(tái)雷達(dá)設(shè)備準(zhǔn)確計(jì)算出各船與港口距離及航向、航速，律定通行秩序，減少滯港等候船席時(shí)間;并采取預(yù)警措施避免海事發(fā)生;
　　·環(huán)境效益方面：對(duì)海洋環(huán)境污染方面，可由VTS及AIS整合系統(tǒng)依船舶行經(jīng)時(shí)間及所經(jīng)航路，藉以查證外海船只排放廢油行為，以發(fā)揮阻遏效能;
　　·海難救護(hù)方面：VTS及AIS整合系統(tǒng)與可在有效范圍20里內(nèi)，確實(shí)掌握船舶動(dòng)態(tài)、船位，現(xiàn)場(chǎng)迅速雙向傳送遇難船舶之求救與前往援助信息;
　　·違規(guī)搜證方面：對(duì)違規(guī)航駛(兩岸或分道、進(jìn)出港秩序)，及海外發(fā)生碰撞船舶，AIS可提送船位航跡記錄，供航政、港務(wù)業(yè)管單位辦理糾正、稽查處罰之佐證。
　　結(jié)語(yǔ)
　　VTS與AIS在黑夜、惡劣天候、能見(jiàn)度不佳的海象中，可以輔助大型船只雷達(dá)對(duì)小型游艇、漁船、工作船的偵測(cè)盲點(diǎn)，提供主動(dòng)式預(yù)警給大型船只，避免接近與碰撞。世界沿海及港口船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，可以查詢30個(gè)國(guó)家和地區(qū)的大部分港口的船舶AIS發(fā)送的數(shù)據(jù)，覆蓋范圍還在不斷增加中。這是港區(qū)除了監(jiān)控與門(mén)禁消防之外的另一層港口安全系統(tǒng)，也是一個(gè)現(xiàn)代化國(guó)際港口應(yīng)有的系統(tǒng)。
　　(作者：張淂?，F(xiàn)為A&S資深技術(shù)顧問(wèn))
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