船舶视频监控系统介绍

1、摘要：船舶视频监控系统对于船舶的防碰撞、防污 染、防海盗以及管理监控等方面起到了非常重要的作用，对于 运输危险品油轮的作用更为重要。本文在对现有船舶视频监控 系统进行分析的基础上，对船舶视频监控系统在油轮上的应用 提由了设想和建议。关键词：油轮 视频监控 防碰撞 防污染 防海盗管理监 控0引言视频监控系统对于船舶防碰撞 1、防污染、防海盗以及 管理监控等方面起到了非常重要的作用，如将船舶配备的卫星 通信设备与视频监控系统连接，还能做到岸端实时监控船舶的 状况，这对于海事管理信息化也有着重大意义2 o国外NGSC等航运巨头近年来已经开始应用Kongsberg marine等厂商的视频监控设备。中

2、国海运、中国远洋集团作为国内两大 航运巨头，近两年已在推广船舶视频监控系统的应用，作为安 全管理方面的重点之一。1视频监控系统在油轮船舶的实施方案船舶视频监控系统一般由 8个摄像头采集视频数据，经由 主机处理后共享于船舶局域网监控，并将数据刻录在硬盘中保 存，也通过卫星传送实现对船只的远程监控和管理。1.1系统摄像头的布置方案下表为系统摄像头位置以及主要作用，其中需注意的是新 造船舶可以将1号摄像头布置于船头以获得更好的效果，航行 船舶改造则考虑到电缆布置的问题只能将1号摄像头置于罗经甲板。表1船舶视频监控系统摄像头的布置方案摄像头位置作用1号摄像头罗经甲板主要拍摄船舶正前方，包括船头及 大部

3、分主甲板2号摄像头、3号摄像头驾驶室分别位于驾驶室左右两翼，主要拍摄 驾控台以及海图室4号摄像头C甲板主要拍摄船尾5号摄像头、6号摄像头 驾驶甲板 分别位于驾驶甲板两翼，主要拍摄 船左右两舷7号摄像头机舱室主要拍摄船舶主机、辅机8号摄像头集控室主要拍摄集控台根据油轮船舶的特殊需求，甲板摄像头应为防爆型摄像头，符合国家标准 GB3836.1-2010对于爆炸性气体环境用电气 设备通用要求，以及国家标准GB3836.2-2010对于爆炸性气体环境用电气设备隔爆型要求。同时所用电缆应为阻燃型，满足 国家标准GB50058爆炸和火灾危害环境店里装置设计规范要 求。系统主机性能介绍系统主机主要进行数据处

4、理，数据刻录以及连接船舶局域 网的工作。主机需满足国家标准GB 20815-2006对于视频安防监控数字录像设备的要求,刻录机应满足国家标准GB50348-2004对于安全技术规范的要求，同时满足以下几点基本要 求：(1)较大的硬盘容量。一般推荐为4TB,按照正常视频格式推算的录制时间计算公式：D (录制天数)=硬盘容量/通道数量/每小时所有通道的数据大小 /每天的录制时间=30天；(2)较强的数据压缩处理能力。支持 PAL/NTSC制式视 频信号输入，采用 H.264视频压缩技术；(3)多种录像的回放与预览功能。需支持快放、慢放、 单帧等回放模式，按录像类型、按时间进行检索；(4)对于外接设

5、备较强的兼容性。因船舶设备需长时间 开启，由现故障的可能性较普通设备高，所以主机应能支持U盘、USB硬盘、USB刻录机、SATA刻录机、SATA硬盘备份。系统总体设计方案系统的总体设计方案如图1所示，根据需要可以添加或减少摄像头的数量以及 LCD显示器的数量，以满足不同需求。系统的远程实时监控和管理目前，远洋船舶均配备了INM-F、 FBB OPENPORTVSAT等卫星通讯设备，根据不同卫星通讯设备的性能及特点，综合 考虑传输速度、传输质量、信号覆盖情况及费用等方面，可以 制定由不同的远程视频监控方案。目前，主流的视频监控的视频格式清晰度由低到高排列为 Qcif (176X144)、CIF

6、(352X288)、HALF D1(704X 288)、D1 (704X576),因考虑到卫星通讯系统的带 宽以及费用问题，一般选择低清晰度的视频格式以保证视频的 连贯性。下图为主流的卫星通讯设备在不同模式下的数据传输 带宽汇总：图2主流设备的数据传输带宽汇总需要特别说明的是，目前 F33、F77仍然是按照流量收 费，相对单位流量的费用最高，且带宽也无法满足视频传输的 要求；FBB系列的设备大部分也为按流量收费的模式，且只有 FBB-500以上的设备满足视频传输的带宽要求，所以目前已实 现远程视频监控的船舶多为跟 VSAT匹配，VSAT不但在带宽上 从128Kbps到4Mbps可自行选择(51

7、2Kpbs以上满足视频传输 的带宽要求)，且目前多为数据流量包月的套餐，即可以实现 实时监控又免去使用大量费用的顾虑。通过上述卫星通讯设备与视频监控设备的有机结合，即可 实现在岸端实时对船舶情况进行监控。目前，海康威视在监控 设备的市场占有率最大，并且他们已经推由电脑和移动终端的 客户端软件，也就是说带有 3G功能的智能手机安装此客户端 软件后，即可在任意地点对船舶的情况进行监控和管理。图 3 为使用手机通过3G网络实时观看船舶视频监控系统图像的视 频截图。2对于船舶视频监控系统在提高船舶安全中作用的分析在目前整个航运业相对比较萧条的情况下，仅仅靠压低运 价是无法赢得大客户青睐的。此时，货船的

8、安全管理情况就可 以作为营销中的品牌特色，因大多数货主所托运的货物价值都 非常高，货物的安全在现阶段所受到的重视远大于运价等因 素。而船舶视频监控系统正是近年来才开始实施的与安全相关 的项目，这个项目的实施对于船舶在防碰撞、防污染、防海盗 以及管理监控方面有着重大的意义。2.1船舶视频监控系统对于防碰撞的意义随着我国乃至世界航运业的迅速发展，船舶数量以及航线 的密集度大幅度增长，同时也带来了水上交通事故数量的增 加，不但对船舶生命力（船舶及船员）造成了巨大的伤害，有 些甚至发生人亡、船沉的惨剧。拒统计，在全世界发生的海难 事故中，碰撞事故占比超过 40% 每年高达1 000余次3, 这使得防碰

9、撞成为了船舶管理中的重中之重。船舶视频监控系统在船舶靠离码头时的作用船舶在靠离码头时，若船长或驾驶员不能对船舶周围情况进行全面的了解则非常容易引起事故4。例如，2012年01月28日，某轮由莱州至渤中 28-1终端装油，拖轮送终端人员和引航员从该轮左弦下风处上船，由于拖轮送完终端人员后 没有及时离开该轮，该船长和引航员也疏于对拖轮的瞭望，拖 轮在离开该轮的操作过程中右舷三层甲板拐角撞击该轮，造成 其左舷深燃油舱局部破损，部分燃油从破损处泄漏入海。造成 此次碰撞事故的原因除了拖轮与货轮间沟通不畅外，最主要的 因素就是船长和引航员疏于瞭望，没有对货轮与拖轮间的情况 足够了解即开始靠泊作业，造成事故

10、。如果安装了船舶视频监控系统，则可以实现对船头、船 尾、左右两舷水域的实时监控，在靠离泊位时，船长以及相关 人员能够从系统提供的显示器上实时了解船舶与泊位、船舶与 拖轮之间的情况，由多角度对船舶周围情况进行分析，大大降 低了造成此类碰撞事故的概率。船舶视频监控系统在航行中的作用碰撞事故多发的区域多为三种：1.在远离海岸的洋面上，船只稀少，船舶都以高速航行，驾驶人员思想容易麻痹大意， 如果对碰撞危险估计不足，容易造成紧迫危险，发生碰撞；2.沿海及近岸航行，尤其是在渔区，江河由海口或港口附近交通 密度高的区域，会遇的船舶类型多，大小不一，易于发生碰 撞；3.在狭水道中航行时，由于船速的差异，在追越

11、过程中， 长时间的并行，如操纵不当会引发船吸现象、碰撞事故 5 o 通过对船舶碰撞原因的分析可以发现，在航行中发生碰撞 事故的首要原因是驾驶员疏于瞭望，或者是船舶本身构造引起 的雷达或瞭望盲区而引发的6 o船舶视频监控系统可以使驾 驶员对船舶实现全方位的瞭望，从根本上消除了由于雷达或瞭 望盲区可能导致的安全隐患。目前，IMO （国际海事组织）对于货船雷达盲区的要求为 不大于船舶自身长度的 2倍，或者小于500米，两者中需满足 距离更小的要求。根据相关研究文献，多数船舶即使满足IMO对货船雷达盲区的要求，航行时仍然受到雷达盲区的影响。船 舶在狭水道航行时，或者航行到航线转向点时，由于雷达盲区 的

12、存在，即使使用带有 ARP颂能的雷达来观测目标，回波测 绘仍需约2分钟。如目标船舶体积较小造成的回波较弱也会引 起雷达丢失目标。同样，如果错误选择外部环境干涉选项，同 样会引起丢失目标或假回波反射。这些现象都将对船舶安全操 作带来巨大隐患。而位于罗经甲板（或船力首）和船尾的两个摄 像头则能提供对盲区有效的、实时的观测，对于驾驶员采取正 确的措施意义重大。2.2船舶视频监控系统在防污染中的作用油污染为近年来国际海事部门的重点关注项目，发生油污 染事故将会引起严重后果，船公司不但要承担巨额的货物赔偿 和船只损失费用，还要为海洋生态的恢复付由高昂的代价。例 如1999年，在法国海域发生的“爱丽卡”溢

13、油事故，据估 计，损失大约为1.68亿英镑。1995年在广州港发生的“檀 家”号溢油事故给国家利益造成巨额损失，不仅在国内引起了震动，香港和国际海事组织都表示了关注。油污染事故的发生 除了给船公司造成巨大的经济损失外，还会对公司及国家的形 象产生巨大影响。如装有船舶视频监控系统，一旦发生溢油状况，除在甲板 工作的人员通过视觉观察外，船舶相关人员能及时通过系统显 示器或房间电脑发现险情，尤其是视觉观察盲区内发生的险 情，采取应急措施，将造成的污染控制在最小范围。止匕外，储 存在硬盘上的视频资料也为事后的事故调查和处理提供强有力 的证据支持。船舶视频监控系统在防海盗中的作用近年来，索马里海域的海盗

14、猖獗，对航行在此海域的船舶 安全产生了巨大的威胁，使得许多国家不得不派由护航舰队， 然而由于航运业对于货物抵港的时间要求，许多船舶无法跟护 航舰队一起经过此海域，许多船东公司对于建立船舶的防海盗 方案绞尽脑汁。2011年9月14号，IMO发布了一份对于防范 索马里海域海盗的最佳管理方针( Best Management Practices for Protection against Somalia BasedPiracy )简称BMP7,在此方针中明确提到了船舶视频监控 系统在防海盗工作中的作用。假如海盗已经开始攻击，并且对 船舶开火，此时船员到舱外观察海盗是否抢占主要通道是非常 危险的，而

15、是用船舶视频监控系统则解决了这个问题，船员可 以在舱室里通过显示器观察全船状况，避免暴露目标，在保证 船员人身安全的前提下，有针对性地采取保护船只、货物安全 措施以及可能的反击措施。为达到此目的，在 BM昉针中，对于船舶视频监控系统的 建议如下：(1)应考虑船舶视频监控系统摄像头的布置能囊括船舶 易受攻击的区域，特别是尾甲板；(2)将视频监控系统的显示器放置于驾驶台安全的区 域；(3)有条件应在防海盗舱室或避难场所布置船舶视频监控系统显示器；(4)在海盗袭击结束后，船舶视频监控系统的数据记录 应作为可利用的证据资料。由上述四条建议可以看由，船舶视频监控系统对于防海盗 的意义重大，不但能够提供对

16、海盗登船情况的实时监控，以采 取有效的保护或反击措施，还可以作为事后的视频证据。船舶视频监控系统对于船舶管理监控的作用船舶视频监控系统的实施同样对于船舶的管理监控水平的提高也有着重要作用。根据Churchill8 以及Hair的9的论文，船舶设备、船舶结构、船舶档案检查、船舶安全指令、船舶通讯导航以及船员能力为对船舶安全影响的综合信度参数 均超过参考值 0.70,分别为 0.805、0.753、0.710、0.752、 0.801、0.886 ,为最高的6项。综合信度是同类项目和内部一 致性的评测参照，而越高萃取变异量值说明数值对于潜在变量 的体现越真实。下表为各个项目的综合信度以及萃取变异量

17、的统计：表2各项目的综合信度以及萃取变异量值项目综合信度值萃取变异量值船舶设备0.865 0.618船舶结构0.753 0.505船舶档案检查 0.713 0.602船舶安全指令 0.752 0.608船舶通讯导航 0.801 0.574船员能力0.886 0.796根据表格中的数据可以看由，船舶设备对于船舶安全的影响非常大，船舶视频监控系统作为船舶安全设备的重要性不言 而喻。IMO的国际船舶与港口设施安全规定(ISPS)中提到：相 关公司应提由一套有效并可行的安全措施来保障船舶、船员、 货物以及物资的安全，并严格参照实施。其中主要的4点要求如下：(1)对在船船员以及物资加以控制；(2)监控船

18、舶的限制区域，确保无关人员不得进入该区域;(3)监控船舶甲板区域和附近的水域；(4)监控船舶货物以及备件。船舶视频监控系统对实现这 4点要求提供了强有力的基础 保障，为提高船舶安全状况以及迅速应对突发情况提供了有效 的数据参考。3船舶视频监控系统的应用建议和改进设想虽然船舶视频监控系统已经对于船舶的安全航行以及海事 信息化管理起到了非常重要的作用，但还有许多方面有待于进 一步的优化和改进，使船舶视频监控系统得以更广泛、更有效 的应用。防碰撞报警目前，船舶视频监控系统的作用仅能够辅助驾驶员或相关 人员进行对船舶周围状况的观察，想要从根本上解决驾驶员疏 于瞭望而引起事故的问题，未来仍需对此系统进行

19、更有效的改 进。比如，通过对摄像头和系统软件的升级，进而使得能够实 现对拍摄范围内物体的自动识别，并且设定安全警戒距离，如 物体进入安全警戒范围，则系统开始报警，提醒驾驶员或相关 人员。目前，国内外已经对检测识别移动物体进行了非常多的 研究，采用背景消除、时间差分、光流法等手段提高对移动物 体检测的效果10 O相信将这些技术应用到船舶视频监控系 统，能够让系统的功能性和实用性产生质的飞跃。夜间及恶劣天气监控问题为了实现对船舶24小时全天候的实时监控，需要对摄像 头的性能进一步升级。现在已配备船舶的摄像头均为红外摄像 头，室内场所摄像头的夜间效果较好，而室外场所摄像头则受 天气和光线的因素影响较

20、大，夜间、大雨或者大雾在很大程度 上削弱了船舶视频监控系统所起到的作用。如能在室外摄像头的性能上进一步提高，采取高性能或使用新技术的摄像头，就 从根本上解决了船舶视频监控系统受外部因素影响的问题。4结论在航运市场持续低迷的情况下，可以通过打造安全品牌来 赢得客户的青睐。船舶视频监控系统能够利用目前成熟的监控 技术以及先进的卫星通讯技术，提供直观的视觉辅助，这对提 高船舶安全航行有着重大的意义。但船舶视频监控系统的应用 还需要进一步的普及和改进，通过不断的试验和探索，使船舶 视频监控系统更加完善，为船舶安全航行提供更可靠的保障。参考资料1韦磊、付潇潇、游晓霞、张英俊 .船舶视频监控系统的 研究,大连海事大学航海学院.2006.2于骞，基于无线的数字式船舶视频监控系统.中国舰船研究设计中心.2012.3Yang Zhen-qi.Marine traffic accident prediction based on particle swarm optimization-based RBF neural network.Shandong Jiaotong University.2011.Hetherington , C. , Flin , R. , Mearns ,