水利航道昼夜监控系统解决方案(激光与红外).doc

航道全天候全程监控系统产品解决方案第1部分 索斯克航道全天候摄像系统应用背景中国是世界上较早利用水运的国家之一，随着水运事业的蓬勃发展，我国正建设“智慧港航”系统和“数字水利”系统，全面构建港航、水利系统的数字化智能化监管系统，有效解决对可能或正在发生的汛情、险情、灾情进行实时动态监控，及时采取预防与补救措施，可全面提高防汛抗洪工作的有效性和可靠性，对减少洪水灾害、缓解防洪抗旱压力、保障人民生命财产安全；积极主动而有效的打击非法采砂、非法捕鱼及非法偷运等违法犯罪行为，保证港道水利系统监管部门实时有效的了解船只的正常行驶，超重情况，求救搜索和准确定位，对进入区域的船牌号做记录，以备查询。远程视频全天候实时监控系统对航道和水利监管部门的各个水系的港航互通，联接成网，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。积极打造全天候可视化智慧航道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，对有效提高航道维护质量和外场管理力度有着重要作用。智慧航道的远程昼夜监控系统在江河航道、海上沿线、内湖沿岸等水利港航系统的具体应用包括全天候远距离夜视系统、后台远程遥控系统、智能IVS分析预报警系统、地理GIS系统、无线远程交互式通讯系统、多媒体技术的数字化发布系统等专业技术系统构成，是港航水利信息基础建设和信息自动化的高度集成。昼夜高清视频图像整合监控系统是对数字航道的补充，可以在各种恶劣气候环境下24小时远程监控，实时记录航道现场情况，及时发现航标状况、船舶航行状况、非法采砂和占用航道等现象，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，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。目前索斯克研发量产的航道水利专用全天候摄像系统为首个针对航道水利研发设计的监控设备，现已经成功的应用宜昌航道等个别重要航段，该产品的普及和应用为我国航道和水利的综合自动化全天候管理做出了卓越贡献；索斯克愿意携业内各设计系统专业人士和系统集成商为港行、水利部门的信息化、智慧化建设贡献力量。第2部分 港航水利全天候摄像系统产品设计原则本产品设计以港航水利等行业标准作为设计依据，结合现场的具体情况，用最佳产品设计方案体现其实用性和最高性价比，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最佳的效果和最优的性能价格比。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。双波段红外热成像设备，属于被动红外夜视技术的一种，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。因此该产品系统必须可靠地、能连续地运行，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，必须是已经被证明为“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，是同类产品中首款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。第3部分 设计依据l 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l 中华人民共和国航道法l 中华人民共和国航道安全法实施条例l 中华人民共和国航道管理条例l 港口与港道水文规范JTS 145-2-2013 l 公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求（GA/T651-2006）l 交通安全违法行为图像取证技术规范（GA/T832-2009）l 公安部关于公安交通指挥中心建设与发展的若干意见l 公安部公安计算机信息系统“九五”规划l 公安部交通管理信息系统建设框架l 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l 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l 国家技术监督局信息技术设备的安全第4部分 激光夜视系统详细介绍4.1 系统功能4.1.0 支持航道水利监控的夜间成像功能普通可见光监控设备夜间成像截图如下索斯克航道水利专用设备夜间成像截图如下4.1.1 支持航道水利监控的广角应用实现了多车道在镜头广角时的同时监控，夜间激光最大角度为40，避免出现激光的手电筒效应（即显示屏幕上会出现一条很白很亮的光带）既保证了夜间视频采集的质量，同时也不影响到镜头在广角状态下观测船流量的视频效果。下图为普通安防监控激光设备，激光为小角度产生的手电筒效应截图下图为索斯克专为航道水利设计的激光夜视系统，激光为大角度无手电筒效应截图4.1.2 支持昼夜同一后焦功能 即昼夜切换时无需人工手动调整聚焦功能即可得到清晰图像，为索斯克根据铁路实际需求而设计的人性化的系统功能，既能得到清晰图像又为即时抓住图像采集时机赢得了有效时间，避免了昼夜切换时后焦不清晰而带来的大量人工浪费，有效降低了操作人员的工作强度。下图为普通安防监控激光设备，不支持昼夜切换同一后焦功能的截图 下图为索斯克专为交通设计的激光夜视系统，昼夜切换同一后焦功能的截图 转下页4.1.3 激光