海事局航道视频监控系统解决方案.docx
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海事局航道视频监控系统解决方案
海事局航道视频监控系统
解
决
方
案
江苏中电兴发科技有限公司
2010-11-5
第一章前言
宜兴市地方海事处负责宜兴市水上海事业务，负责全市水上交通安全管理、港口的水上安全监督检查、船舶及船舶设施检验和防止船舶污染等行业管理职能。
组织水上安全检查，维护水上交通秩序，组织或参与水上安全事故调查处理。
负责水上航道建设，水上交通安全管理工作，监督检查执法工作，检验和防污、事故处理等,为宜兴市经济发展提供良好的水运环境和水运保障及服务支撑工作。
近年来宜兴市航道环境不断改善，航运船只的增多，导致了内河航道拥塞、事故频发，传统的管理方式及手段对船只的监控、指挥、调度缺乏实时性，管理缺乏智能化信息化。
随着水上交通秩序管理工作日益繁重和现代化管理的不断加强，传统监控手段已远不能适应发展的需要，实现电视监控管理水上交通安全势在必行，也是加强水上交通安全管理、提高有效监管能力、有效监控航行秩序、全面掌握船舶航行动态、降低管理成本的需要。
水上交通视频监控系统应是针需要而建立的现代化的电子监管手段。
水上交通视频监控系统主要是对辖对该区航道、水面、码头、桥梁等航道重点地段进行监视，掌握水上交通状态，达到及时发现交通阻塞、船舶违章情况，并及时予以疏导，保障航道安全畅通。
为此，宜兴市地方海事处决定对本辖区航道实施电视监控,首先完成锡溧漕河（宜兴段21.75km）及芜申运河（宜兴段45.5km）的现场电视监控工程，进行重点航段监控，确保监控效果。
第二章系统需求分析
2.1背景
宜兴市地方海事处负责宜兴市水上海事业务，负责全市水上交通安全管理、港口的水上安全监督检查、船舶及船舶设施检验和防止船舶污染等行业管理职能。
组织水上安全检查，维护水上交通秩序，组织或参与水上安全事故调查处理。
负责水上航道建设，水上交通安全管理工作，监督检查执法工作，检验和防污、事故处理等,为宜兴市经济发展提供良好的水运环境和水运保障及服务支撑工作。
近年来宜兴市航道环境不断改善，航运船只的增多，导致了内河航道拥塞、事故频发，传统的管理方式及手段对船只的监控、指挥、调度缺乏实时性，管理缺乏智能化信息化。
随着水上交通秩序管理工作日益繁重和现代化管理的不断加强，传统监控手段已远不能适应发展的需要，实现电视监控管理水上交通安全势在必行，也是加强水上交通安全管理、提高有效监管能力、有效监控航行秩序、全面掌握船舶航行动态、降低管理成本的需要。
水上交通视频监控系统应是针需要而建立的现代化的电子监管手段。
是对辖对该区航道、水面、码头、桥梁等航道重点地段进行监视，掌握水上交通状态，达到及时发现交通阻塞、船舶违章情况，并及时予以疏导，保障航道安全畅通。
为此，宜兴市地方海事处决定对本辖区航道实施电视监控,首先完成锡溧漕河（宜兴段21.75km）及芜申运河（宜兴段45.5km）的现场电视监控工程，进行重点航段监控，确保监控效果。
2.2项目建设内容
在宜兴市地方海事处所辖内河的主要干线航道、卡口航道、事故多发航段、通航密集区、港口作业区、湖泊上安装视频监控系统，实现水上交通安全实时监管和事后分析处理，内容包括：
1个监控指挥中心：
海事处指挥中心；
3个监控站：
分别为和桥海事所、徐舍海事所、110接处警中心；
1个监控终端：
处长室
20个监控摄像点；
2.3项目建设目标
建设一个集指挥、调度、通信、图像等功能于一体的综合指挥中心，是宜兴市地方海事处信息化建设的主要目标。
综合利用视频监控技术、GPS卫星定位技术、GIS地理信息技术、无线移动通信技术等高科技手段，通过实时的船舶定位信息、重点航道的视频信息，及时的对全市水上内河交通安全及搜救进行统一协调和指挥，实现跨区域水上交通安全措施整体配合、协调一致。
随时能根据上传的视频图像，在指挥中心进行讨论决策、指挥、协调一致。
能实行24小时值班，对船舶的航行安全进行状况随机抽样监控。
当得知船舶处于危险之中并需要立即救援时或当收到船舶的特殊报告时，能制定搜救方案。
通过语音通信、短信或可变情报板，发布各种天气、水情、航道等信息、提供各种搜救资源信息，随时可为终端提供便民服务。
实现内河交通安全的宏观管理，通过船舶交通流量控制、水上交通事故追查、航道巡航等工作，全面推进内河交通安全的宏观化管理。
具体描述为：
总体规划，分段实施；
所有指挥中心、监控站、监控点、传输线路，尽可能考虑与交通专线、航道监测系统及海事的一卡通、动态执法系统、可变情况板系统、3G系统等进行整合，实行总体规划设计资料共享。
系统设计二大功能，一是现场实时观察功能，二是事后分析处理取证功能。
其他功能均围绕该二大功能进行展开，具体见后“系统的设计功能”。
从全局考虑，实现安全、运输、航道等部门的三块合一，使本系统成为航道安全服务项目，也可为水上运输管理服务，为航政管理服务；
系统视频监控设计总体技术目标：
系统监视图像要求：
图像实时，清晰度好，色彩还原性好，录像回放清晰方便；
系统控制要求：
按处指挥中心（处长室）、海事所监控站、监控摄像点三级控制设置，要求控制灵活、方便、快捷；
系统设备要求：
选用优质名牌产品，确保产品质量及稳定性；
系统传输要求：
采用光缆传输方式；布点要求：
对航道全域进行，要求设点合理、视野广，对易堵段、危险品码头、盲区段及桥梁必须考虑好，对重点航道采取重点监控，其他航道确保监控效果。
第三章系统建设思想和原则
1、设计原则
坚持科技为海事管理工作服务的宗旨，向科技要战斗力，同时注重“指挥中心”建设的实用性和实战性、防止片面的追求投入而忽视实际应用效果的偏向。
具体原则如下：
1）先进与实用并重原则：
系统要采取性价比高的软件和硬件，要求出错率低、兼容性强，升级容易、扩容方便，以避免重复建设投资。
2）安全与可靠性原则：
系统应采取NO-STOP系统，主要设备应选用先进、成熟、稳定的产品，尤其要能适应水边恶劣的环境。
系统中所有设备、管线自身安全是首要的，防止设备被盗窃和信息泄露，同时对雷电、石油、化工产品场所要考虑采取防爆、防腐蚀措施。
3）易维护性原则：
系统要通过部件化、模块化和层次化的设计，以利于系统检测、扩容，使整个系统在运行过程中便于维护。
4）可扩展性原则：
系统设计必须考虑可扩展性，满足可持续扩展的原则，考虑扩展同时还需考虑其扩展的方便快捷性，且能与将来的处无纸化办公、视频电话会议、3G无线视频监控等并用。
2、项目设计依据
1）、GA/T75《安全防范工程程序与要求》
2）、GA/T70-94《安全防范通用图形符号》
3）、GA/T70-94《安全防范费用概算编制办法》
4）、GBJ115-87《工业电视系统工程设计规范》
5）、GB50198-94《民用闭路监控电视系统工程设计规范》
6）、GB7401-87《彩色图像质量主观评价方法》
7）、GBJ232-92《电气装置安装工程施工及验收规范》
8）、GB4943-2001《信息技术设备的安全》
9）、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
10）、YD5003-92《电信专用房屋设计规范》
11）、其它有关弱电技术设计要求和规范
12）、江苏省交通视频监控系统联网技术要求
13）、GB8898-2001《音频、视频及类似电子设备安全要求》
14）、GA/T367-2001《视频安防监控系统技术要求》
15）、MPEG-4（ISO/IEC14496）《面向复杂视音频通信的多媒体系统标准》
16）、TU-TH.264（MPEG4part10）ITU-T的VCEG（视频编码专家组）和ISO/IEC的
MPEG的联合视频组开发的一个新的数字视频编码标准
17）、GB17859-1999《计算机信息系统安全保护等级划分准则》
18）、YD/T1171-2001《IP网络技术要求--网络性能参数与指标》
19）、中国电信网络视频监控业务技术规范（V2.0）
20）、GB4208-93《电器产品外壳防护试验标准》
21）、海事处的具体要求及现场实际情况。
3、项目建设意义
通过宜兴市水上交通视频监控系统的建设，能够提升宜兴市地方海事的水上交通管理水平，改善宜兴全市内河航道通航秩序，增强宜兴市地方海事应急搜救能力，减少水上交通事故的发生，从而实现安全、环保的机构目标。
第四章视频监控系统的组成及设计功能
1、系统概述
本方案拟在宜兴市地方海事处大楼建立监控中心，负责监控前端监控点的监控图像，中心可以通过有线无线传输方式实现对监控画面实现实时浏览、图像调用、云镜控制等功能。
并作为省内海事安全监控联网系统平台的重要组成部分，本系统已经为日后的联网留有接口，能够很方便的与省内海事安全监控系统并网。
海事安全监控系统结构如图：
由于整个系统平台建设工程量较大，所以逐步分级实现较为合理。
首先，需要建立宜兴市海事处大楼电视监控中心，这是本系统的中心环节。
其次，鉴于本次监控区域点分布广泛，沿河建筑设施比较多，因此根据规划在锡溧漕河（宜兴段21.75km）及芜申运河（宜兴段45.5km）设置19个前端监控摄像点，进行全方位和互相交叉监控。
前端监控点供电全部采用就近取电的原则。
再次，根据规划在其他需要设置前端监控摄像点，也可以将海事处船只等需要安装监控摄像机的船只的图像通过成熟的3G无线网络传输至监控中心，实现有线无线监控方式相集合的多元化监控系统，本方案先在太湖搜救艇上采用3G传输网络建一监控点，以提高太湖搜救能力。
最后，省海事局与地区海事局通过专线联接至水上交通安全指挥中心，可以直接访问到水上指挥监控中心的所有监控画面，实现图像的实时预览、切换、云镜控制、录像回放等一系列的操作，实现真正意义上的统一的监控系统平台。
2、系统介绍
本次水上交通安全指挥中心安全监控系统由采集前端、信号传输、监控中心、供电系统和防雷接地等部分组成。
各组成部分的关系如图:
按照信号传输方式的不同，闭路电视监控系统可分为有线传输和无线传输两种方式。
1）有线传输方式
所有前端采集到的视频信号通过视频编码器转换为网络信号，通过专网传输至处指挥中心，经过整合处理后再由处指挥中心由专网传输至各分控中心。
。
在监控总中心建设存储服务器和流媒体服务器，所有图像集中存储，各分控中心可以通过监控平台软件直接调用流媒体服务器上的图像资料，以减少前段摄像点的网络传输压力，各分控中心还可以使用视频解码器将需要观测的图像解码上电视墙。
2）无线传输方式
无线传输方式的整个系统和有线传输方式的系统局部有些不同，它需要将前端采集到的视频信号通过视频服务器转换成为数字信号，直接通过现有的无线3G网络传输至监控中心。
由于传输到中心的信号是数字信号，所以通过中心计算机就可以直接调看，如果需要上屏幕墙也只需通过视频解码器进行解压即可直接将数字信号转换成为视频信号，系统搭建比较灵活。
这种传输方式能够在遇到布线不方便的情况下快速搭建监控网络，实现远程监控的目的。
3、系统组成
（1）采集前端：
采集前端由摄像机、镜头、云台、防雨罩、温湿度传感器（可选）和电源等构成。
由于是应用于水上指挥安全监控，需要满足全天候监控的需要
由于本次监控系统工程前端摄像机均是野外露天安装，室外防护罩的选择由为重要。
本次方案选择防护罩的功能主要有防晒、放雨、防尘和防冻等作用。
（2）传输系统
传输系统包括视频信号和控制信号的传输。
由于监控点距离监控中心较分散且距离较远，视频信号的传输和控制信号的传输均采用租用专网传输的方式进行传输，主要由视频服务器和专网组成。
还有一个搜救艇采用3G无线移动视频技术，进行移动视频传输，通过相应的视频服务器将监控画面传输至监控中心。
鉴于目前3G移动视频传输技术有待于商用验证，故本项目暂不实施，中心预留接口，便于今后实施。
（3）监控中心
监控中心是整个系统的核心，它由模拟矩阵、硬盘存储、大屏、视频解码器、视频监控平台、流媒体服务器软件、计算机网络和电视墙操作台等组成。
数字矩阵主机可将任意一路视频信号切换到电视墙上，并配上字符、年、月、日等。
存储服务器用于记录每路信号，它可支持图像网络传输，客户端通过设置权限就可以通过网络直接调用到自己权限以内想要看到的图像。
（4）供电系统
由于本系统监控点基本都在运河两岸，出于系统稳定性能的考虑，视频监控前端采用“就近取电”的原则，在监控点周围取电。
如果后期增加的监控点在客观原因的限制下，无法采用就近取电的供电方式时，可以采用世界比较先进的“风光互补”的供电方案。
监控中心采用UPS供电方案，保证整个系统的正常运行。
本系统前端供电系统如果采用“就近取电”则最为节约，只有布设电缆等费用，如果采用太阳能加风能供电的方式，则具有施工周期短，安装灵活方便的优点，但需投入相当的成本来购买相关的设备。
（5）防雷接地系统
由于监控区域的特殊地理环境，前端摄像机一般都放置在河道的相对高处，这样，监控设备遭雷击的概率就高的多，严重的导致整个中心控制室瘫痪。
为了保证监控系统的正常运行和减少由于雷击造成的损失，则对弱电系统的防雷设计和施工提出了更高的要求。
4、设计功能
（处）指挥中心、（海事所）监控站、处长室需具有指挥功能、切换控制功能。
二级监控：
各监控站要求全部同时监视其区域内的图像，设监视墙；指挥中心也需设监视墙集中监视所辖区全部图像。
具有多画面处理功能，支持信号输入输出功能
设备需采用插卡式，以保证系统容量可扩展，扩展方便；
叠加时间、字符功能，能将有关信息叠加在图像上；
系统支持WIN2000、XP等操作系统的计算机软件接口，确保各网上用户均正常使用；
视频信号汇总、处理、交换功能；
分组控制与优先控制，具有权限设置功能，依照权限设置顺序，实施对系统的操作，
优行级管理，领导优先权最高；
要具备视频丢失报警功能，做好现场摄像机的防盗保护措施；
具有区别操作人员身份功能，每个操作人使用自己的密码，无关人员无法使用；
采用全数字智能管理系统进行控制，在局内部网内，可以支持多人同时观看同点同像；
具有电子地图功能：
电子地图上能显示各监控点的位置，点击任意点就能显示该点的监控图像；
具有信息录制、回放、备份功能，采取动态录像，以减少存储容量。
图像信息保存15天时间（每天15小时×15天），超过复盖。
可以按照摄像机编号、日期、时间快速检索和回放已录图像。
晚上不需录像；
系统设有刻录装置，能将重要资料写在光盘上，便于长期保存或相互交流；
摄像机及控制支持自动、手动巡视及预设置功能；
摄像机分辨率要高，图像还原性要好，白天颜色分辨清晰；尤其在江南因雨水较多，摄像机要能具有在下雨和雾气情况下仍能较好地监视。
晚间图像，尽可能清晰监视，摄像机采用低照度彩色转黑白模式并有强光抑制功能，并采用防护罩进行防腐蚀、爆炸、高温、低温、灰尘、雨雪等。
关于低照度（夜间）图像清晰度的要求，在充分考虑成本与图像质量基础上，设计最佳方案。
音频功能，在指挥中心及监控站各配备一台高功率VHF甚高频对讲机，方便与船只进行互通呼叫，传递信息。
电源系统要求：
在监控中心及三个监控站配备UPS，应保证在断电状态下能够持续对中心设备进行供电1小时以上，监控点采用稳压净化电源。
具有良好的安全防范、防雷、防尘、雨刷等功能；
系统防雷要求：
监控站、点必须采取雷电防护措施，对重要设备的电源（包括UPS）、摄像终端等系统等必须进行雷电防护设计。
预留上传接口功能，方便向上级传送信息；
预留功能拓展功能，如无线电通讯方式。
以及现场移动指挥中心、可变情报板、VHF功能、3G技术与现在视频监管系统相结合；
本系统采取了抗干扰措施，前端采用双屏蔽线缆传输，使图像信号免受大功率设备的影响，消除了图像干扰隐患，图像更稳定、更清晰。
5、系统设计功能指标
本视频监控系统主要由前端摄像机部分、传输网络部分和监视中心处理显示部分组成。
前端设备主要实现视频信号采集。
监控中心系统主要实现对来自前端的视频流进行实时显示、存储和回放，并提供系统管理功能。
根据实际情况，存储部分采用智能管理系统；在局域网内可以支持多人同时观看同点图像。
要求将所有前端摄像机监控线路通过各种网络统一连接到海事指挥中心的数字智能管理系统。
数字智能管理系统和管理工作站均置于监控机房。
管理员通过机房内的监控管理系统直接实时监控各监控点的情况，同时可实现对云台、镜头和录制、回放的控制。
根据国内外电视监控系统的最新发展和建设经验，结合实际要求，同时考虑技术的可行性，宜兴市地方海事处视频监控系统设备的配备总体应达到以下性能要求：
压缩制式：
本系统采用MPEG最新的第10级标准H.264压缩技术，具体依据《江苏省交通视频联网监控技术要求》；内部三级传输、向上级海事局、上级管理部门输送时也满足此压缩格式，系统应保证其之间视频压缩格式的转换。
图像标识应在编码器源头实现。
分辨率：
对于监控站的数字传送方式、处指挥中心的图像，以及向无锡市局、省局上传的图像其显示分辨率均需达到704×576（D1）像素（预留流媒体存储接口）；
此外，图像存储采用D1格式（704×576）动态存储。
根据监视现场的需要，我们分别采用低照度彩转黑强光抑制功能的摄像机+云台+变焦镜头方式（1-3Km区域）；
焦距：
根据监视环境，监视区域1-2Km区域采用22倍（17-374mm）电动光圈带预置位的变焦镜头，2-3Km以内区域采用32倍（镜头长焦距达到10-320mm以上）电动光圈带预置位并带透雾功能的高清变焦镜头。
视场角：
通过调焦改变视场角的大小，保证对一定监控水域范围内的船舶基本能够进行全面监视。
监视距离：
在外界天气良好的情况下，应确保对船名（按高0.3-0.5m粗略估计）的辨识距离在1000米以上。
夜视：
电视监控摄像机采用彩色转黑白低照度的摄像机，白天彩色工作模式，晚上自动转换为黑白模式。
温度范围：
0～＋55℃（室内设备），－20℃～＋55℃（室外设备）；
相对湿度：
90（+2/-0）%R；
抗风能力：
室外设备能在当地历史上最大瞬时风力的情况下生存，全能保证在9级风以下能正常工作；
抗粉尘能力：
室外设备在有风沙、粉尘的环境中，系统能正常工作；
环境照度：
在0.01Lux～6500Lux范围内系统能正常工作；
系统电源：
交流220V±10%、50Hz±10%。
抗干扰能力：
系统应有较强的的抗电磁干扰能力和抗噪声能力；
维修性：
系统应有较好的维护性和检修性；
防雷保护：
系统应能防空中雷、地滚雷及感应雷；
自检与报警：
系统应有自检和报警装置，并有声光提示；
通讯接口：
通过Internet进行远程通信；
扩展性：
系统应留有工程可扩展的余地。
如将来能用3G无线传输方式在海事搜救艇上按装流动监控装置、与现场船舶或海事巡逻进行通信，在监控点设置可遥控可变情况板显示预先设置的信息。
6、系统控制点设置
根据现场位置情况，通过对各种因素的综合考虑、探测，确定摄像机的安装位置及其相关设施，如下表：
系统控制点及其情况设置
编号
控制站
地点/位置
摄像机种类
数量
（套）
安装方式
监视范围/半径
1
和
桥
所
徐
舍
所
锡
溧
槽
运
河
天一院内
云台摄像机组22倍
1
铁塔
≤2Km
2
化工厂对面
云台摄像机组22倍
1
铁塔
≤2Km
3
归美桥
云台摄像机组22倍
1
铁塔
≤2Km
4
和桥海事所
云台摄像机组22倍
1
铁塔
≤2Km
5
烧香港
云台摄像机组22倍
1
铁塔
≤2Km
6
陆庄桥
云台摄像机组22倍
1
铁塔
≤2Km
7
老龙河口
云台摄像机组22倍
1
铁塔
≤2Km
8
104国道桥旁
云台摄像机组22倍
1
厂房顶
≤2Km
9
吴家圩桥
云台摄像机组32倍
1
铁塔
≤3Km
10
110
接
处
警
中
心
锡
溧
槽
运
河
灵谷化肥厂
云台摄像机组22倍
1
房顶
≤2Km
11
电厂十字河口
云台摄像机组22倍
1
铁塔
≤2Km
12
宜红桥
云台摄像机组22倍
1
铁塔
≤2Km
13
海关直通点北面弯道处
云台摄像机组22倍
1
铁塔
≤2Km
14
自来水厂内
云台摄像机组22倍
1
铁塔
≤2Km
15
七号标
云台摄像机组22倍
1
铁塔
≤2Km
16
中超电缆
云台摄像机组32倍
1
房顶
≤3Km
17
王婆桥
云台摄像机组22倍
1
铁塔
≤2Km
18
张泽口
云台摄像机组32倍
1
铁塔
≤3Km
19
太湖口
云台摄像机组32倍
1
房顶
≤3Km
20
搜救艇上
（暂缓）
合计
20
监控点的设置地点及坐标经纬度：
序号
地点
摄像头位置
经度
纬度
1
天一院内
河西北角（铁塔）
119°54′57.8″
31°32′59.7″
2
化工厂对面
河西（铁塔）
119°54′31.3″
31°32′24.4″
3
归美桥
铁路桥东南（铁塔）
119°53′815″
31°30′434″
4
和桥海事所
河东（铁塔）
119°53′431″
31°29′538″
5
烧香港
十字河东北（铁塔）
119°52′34″
31°27′41.0″
6
陆庄桥
东南面（铁塔）
119°52′02.1″
31°26.0′51″
7
灵谷化肥厂
楼顶
119°51′14.9″
31°25′26.3″
8
电厂十字河口
服务中心对面（铁塔）
119°49′621″
31°23′214″
9
宜红桥
（铁塔）
119°48′107″
31°24′024″
10
海关直通点北面
河道转弯外侧（铁塔）
119°47′56.6″
31°24′14.6″
11
西氿大桥东
水厂内（铁塔）
119°46′55.9″
31°22′30.9″
12
七号标
宋渎河口（铁塔）
119°45′548″
31°23′107″
13
中超电缆
房顶
119°43′41.6″
31°24′26.4″
14
老龙河口
河北面（铁塔）
119°40′387″
31°23′433″
15
104国道桥
饲料厂房顶
119°37′808″
31°23′646″
16
吴家圩桥
（铁塔）
119°34′051″
31°23′948″
17
王婆桥
河东面（铁塔）
119°52′21.8″
31°22′20.1″
18
张泽口
三叉河口北（铁塔）
119°52′911″
31°20′612″
19
太湖口
航标灯上
119°56′12.1″
31°19′5.5″
20
搜救艇上（暂缓）
以上共前端摄像机20台，其中：
22倍云台摄像机组15台；32倍云台摄像机组4台；铁塔15个，搜救艇上一个（暂缓）。
第五章视频监控系统具体设计方案
1、航道监控子系统组成
航道监控子系统指航道的摄像机视频监控，包括4个部分:
1）前端摄像监视部分;
2）监控组网部分;
3）控制中心部分（海事所监控站、处指挥中心、处长室）；
4）图像信号上传（至省海事局、无锡市海事局、其他部门等）部分；
2、前端摄像监视部分
本系统是通过
升级会员 