結(jié)合視頻影像的港口船舶追控系統(tǒng)VTS/AIS

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結(jié)合視頻影像的港口船舶追控系統(tǒng)VTS/AIS

來源：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布時間：2011/01/25

　　　港口安全一直是海洋國家的國土安全重要項目，更是一個以貿(mào)易為導(dǎo)向的經(jīng)濟大國所要做好的管理項目。我們可以看到世界各國都在其主要的經(jīng)濟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、馬來西亞、香港、高雄、上海、連云港、丹東等主要亞洲對外商業(yè)港口都不斷在更新及加強港務(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)是一個較鮮為人知的部份，是將管理與安全結(jié)合的機制與系統(tǒng)。
　　港口安全問題不只存在陸地部份
　　我們都知道港口跟機場一樣是對外埠口，連系著來自不同區(qū)域國家的人及事物，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，除了來自陸地的人車貨品之外，還有來自海上的船舶需要管理及掌控，我們就將此管理系統(tǒng)稱為VTS(VesselTrafficSystem)又稱為港埠船舶追蹤管理系統(tǒng)。按中華人民共和國船舶交通管理系統(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，必須按主管機關(guān)頒發(fā)的《VTS用戶指南》所明確的報告程序和內(nèi)容，通過高頻無線電話或其它有效手段向VTS中心進行船舶動態(tài)回報。
　　在VTS港岸信號臺中心的顯示屏上可以看到透過岸基雷達接受到船舶的回波(目標)，從業(yè)人員還需要透過VHF直接詢問、VHF通話加VHF測向、VHF短消息等手段來獲得該船的船名，并對該目標進行標識。經(jīng)標識過的目標，其標識會始終跟隨船舶(目標)航行，直到船舶(目標)駛離VTS區(qū)域。透過VHF確認船名和位置的工作花費了VTS中心人員相當大的精力，這樣對VTS的功能會是一個削弱。而雷達與VTS的情況相同，無法直接了解目標船舶訊息的問題非常突出，對避碰也相當不利，成了技術(shù)瓶頸。雖然當時VTS與雷達比以前同類產(chǎn)品在性能上升了一大步，但隨著航海事業(yè)的發(fā)展和人們對航海通信導(dǎo)航儀器的要求提升，VTS和雷達無法直接標識目標，漸漸無法滿足需求，長距離影像與船舶追蹤系統(tǒng)的結(jié)合應(yīng)用順勢而生。
　　為何系統(tǒng)要加上辨識追蹤呢?其實是為了安全用意，系統(tǒng)內(nèi)包含了一個叫AIS(AutomaticIdentificationSystem，自動識別系統(tǒng))，是國際海事組織(IMO)、國際航標協(xié)會(IALA)、國際電信聯(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，透過無線電數(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)將時間分割成幀，每一幀分割成若干時間隙隔，每個站臺自動選擇空閑時隙，將本身有關(guān)信息經(jīng)由VHF發(fā)射機播發(fā)送出去，裝備AIS的船舶或岸港信號臺自動接收后，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、船與岸港信號臺信息交換的橋梁，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向狀態(tài)，提高港區(qū)水道交通及船舶卸載安全;同時也為水運管理提供船舶航行信息，便于港岸管理。通過這個設(shè)備與CCTV監(jiān)控系統(tǒng)的PTZ攝像機進行聯(lián)動控制，可以掌握船舶由進港前，VTS雷達偵測到自該船舶目標起一直到進港下錨為止的全過程及船舶信息。

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　　港口船舶管理與追蹤系統(tǒng)運用及效能
　　由于船舶AIS自動識別系統(tǒng)發(fā)展越來越精密化及網(wǎng)絡(luò)化，許多國家已將AIS全面應(yīng)用在海岸防衛(wèi)上，其被重視性也越來越高，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：一個在港口區(qū)域選擇一到兩個制高點安裝AIS港岸基設(shè)備，需要無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可供信號臺雷達管控人員在港區(qū)內(nèi)網(wǎng)實時查看船舶動態(tài);另一個則是使用便攜式AIS信號接收器及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態(tài)。通過這種機制港務(wù)海關(guān)人員及船舶檢疫、海港旅檢的工作人員就可通過多樣化的使用終端對船舶動態(tài)實施全程監(jiān)控。
　　進一步AIS系統(tǒng)還可以結(jié)合電子海圖監(jiān)控功能與現(xiàn)有船舶檢驗檢疫業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行港區(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)控平臺上輕輕移動鼠標，工作人員不僅能查看船舶名稱、代號、位置等AIS信息，還能輕松地對船舶海關(guān)申報貨品及檢驗檢疫申報信息進行掌控及核對。同時如裝載有危險物品如化學(xué)品、瓦斯油料及來自公告管制疫區(qū)來船，將自動地以警示顏色顯示在海圖上，進入警戒區(qū)域后即以訊息方式或手機短信方式告知港務(wù)管理人員，進行全程監(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入港口、來自哪里、是否危險以及他們計劃停靠日期。一旦進入港口,它就會監(jiān)控船只的移動以防它們進入限制區(qū)域.同時它也會監(jiān)控其它船只離開及哪些船只將停靠以防不法的行為，同時還會自動警示哪些船只進入限制區(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/終點;
　　·貨物/HAZMAT;
　　·在港內(nèi)的移動紀錄;
　　·警衛(wèi)區(qū):當其它船只靠近船將發(fā)出警訊;
　　·警報區(qū):當船只靠近限制區(qū)域?qū)l(fā)出警報;
　　·AIS自動身分顯示;
　　·ETA計算;
　　·歷史記錄及報告。
　　港口船舶追蹤VTS與CCTV監(jiān)控運用
　　VTS提供自動化雷達追蹤功能，根據(jù)AIS船只身分自動追蹤獲得事件數(shù)據(jù)、記錄及警戒，以配合環(huán)境狀況及其它情況，為了達成將VTS與CCTVPTZ攝影機結(jié)合，我們采用了如圖3的流程控制，透過這個流程控制我們可以在船舶進港前20海里掌握船箔信息及在4公里(相當于3海里處)就掌握包含船名、載物及船速、航向?qū)崟r影像動態(tài)進行視頻監(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例，對其效益做分析。該港務(wù)單位有效掌控港口外海20里范圍內(nèi)之船舶動態(tài)、航行安全及船舶進出港交通秩序，遇有急難事件發(fā)生能夠快速通報、爭取救援時效，提高港埠作業(yè)效率，降低船舶滯港之待泊成本，主動提供船舶進、出港信息服務(wù)增強營運競爭力。
　　系統(tǒng)在港區(qū)安全上的效益有以下幾點。
　　·航行安全方面：對到離港船舶航行動態(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，其工作站計算機與本局港棧操作系統(tǒng)連線，VTS船舶動態(tài)信息可與港灣、棧端口信息相結(jié)合，相輔相承，達成航政、港灣業(yè)務(wù)與棧端口作業(yè)一元化之目標，AIS航跡記錄可透過遠程控制，與航政、港灣等業(yè)管單位，同步顯示臨場情況，掌握最新船位;
　　·營運時效方面：當海象惡劣、視界不良或霧季時，可快速正確輔助引導(dǎo)船舶安全航行，增加進、出港效率;可由管制塔臺雷達設(shè)備準確計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間;并采取預(yù)警措施避免海事發(fā)生;
　　·環(huán)境效益方面：對海洋環(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;
　　·海難救護方面：VTS及AIS整合系統(tǒng)與可在有效范圍20里內(nèi)，確實掌握船舶動態(tài)、船位，現(xiàn)場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：對違規(guī)航駛(兩岸或分道、進出港秩序)，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
　　VTS與AIS在黑夜、惡劣天候、能見度不佳的海象中，可以輔助大型船只雷達對小型游艇、漁船、工作船的偵測盲點，提供主動式預(yù)警給大型船只，避免接近與碰撞。世界沿海及港口船舶動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，可以查詢30個國家和地區(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)控與門禁消防之外的另一層港口安全系統(tǒng)，也是一個現(xiàn)代化國際港口應(yīng)有的系統(tǒng)。
　　(作者：張淂福現(xiàn)為A&S資深技術(shù)顧問)

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