視頻監(jiān)控系統(tǒng)在內(nèi)河航道管理中的應(yīng)用研究

摘要：文章以視頻監(jiān)控系統(tǒng)在梧州航道養(yǎng)護(hù)中心航道管理中的應(yīng)用為例，詳細(xì)分析視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理應(yīng)用實踐中產(chǎn)生的應(yīng)用效果和影響，探討視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中面臨的挑戰(zhàn)，并提出應(yīng)對挑戰(zhàn)的措施和未來發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控；系統(tǒng)；航道管理；應(yīng)用

U697A591902

0 引言

隨著廣西內(nèi)河航道事業(yè)的快速發(fā)展和西江航運干線貴港至梧州3 000噸級航道工程全面建成并投入使用，航道等級得到全面提升，航道管理面臨著越來越多的挑戰(zhàn)，對航道養(yǎng)護(hù)管理部門的航道管理工作提出了更高的要求，確保航道的安全、暢通成為當(dāng)務(wù)之急。在此背景下，視頻監(jiān)控技術(shù)作為一種先進(jìn)的科技手段，能夠掌握實時圖像信息，對加快航道信息化管理力度，豐富信息化管理手段，有著顯著作用。

近年來，我國在航道管理中引入了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，取得了一定的成效。如加強對航道管理轄區(qū)范圍的樞紐、橋梁、險灘等重點航段進(jìn)行實時監(jiān)控，實現(xiàn)航道安全監(jiān)管可視化，有效提高航道維護(hù)管理工作水平；如作為航標(biāo)遙控遙測系統(tǒng)的輔助工具，進(jìn)一步提高航標(biāo)遙控遙測系統(tǒng)的運行質(zhì)量和運行效率，有利于推動航道養(yǎng)護(hù)工作向精準(zhǔn)化方向發(fā)展。

然而，由于技術(shù)水平、設(shè)備條件和應(yīng)用經(jīng)驗的限制，當(dāng)前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中的應(yīng)用仍存在諸多不足，如監(jiān)控范圍有限、實時性不強、數(shù)據(jù)分析不足等。為進(jìn)一步提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中的應(yīng)用水平，有必要對其進(jìn)行深入研究。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)概述

1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本原理

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種利用攝像頭捕捉圖像，通過傳輸設(shè)備將圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，并進(jìn)行實時顯示、存儲和分析的系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由前端部分、控制部分、網(wǎng)絡(luò)傳輸部分、顯示部分以及系統(tǒng)供電構(gòu)成［1］。其基本原理為系統(tǒng)通過前端攝像頭收集圖像信息，經(jīng)過中間數(shù)據(jù)處理后，經(jīng)由專線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)把圖像數(shù)據(jù)傳送至各個顯示終端，從而達(dá)到遠(yuǎn)程實時監(jiān)控目的，可以概括為圖像采集、圖像傳輸、圖像處理和圖像顯示等過程（見圖1）。在這個過程中，涉及多種技術(shù)，如信號處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸、圖像識別等。

1.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

（1）圖像識別技術(shù)：通過采用先進(jìn)的圖像識別算法，

對攝像頭捕捉到的圖像進(jìn)行分析，實現(xiàn)對航道運行狀態(tài)的實時監(jiān)控和預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，提高航道管理效率。

（2）大數(shù)據(jù)技術(shù)：對收集到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，挖掘提取其中有價值的信息，為航道管理提供科學(xué)依據(jù)。

（3）云技術(shù)：通過云平臺，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程處理和存儲，降低硬件設(shè)備的投入，提高資源利用效率和系統(tǒng)的運行效率。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中的應(yīng)用

2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著科技的不斷發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中的應(yīng)用越來越廣泛。目前，航道管理部門已建立了較為完善的航道視頻監(jiān)控體系，并實現(xiàn)以下功能［2］：

（1）航道基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控：視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)備有紅外激光夜視儀、高清攝像頭、硬盤錄像機等高端設(shè)備。通過專線和無線通信技術(shù)（如物聯(lián)網(wǎng)、4G網(wǎng)絡(luò)等）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)的重點橋梁、樞紐、險灘等重點航段和重要部位進(jìn)行全天候24 h成像監(jiān)控，實時掌握航道通航安全情況，確保航道基礎(chǔ)設(shè)施正常運行。

（2）航標(biāo)監(jiān)控：利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)輔助航標(biāo)遙控遙測系統(tǒng)，提升航道運行監(jiān)測質(zhì)量和效果。

（3）綜合管理：采用視頻綜合管理軟件，實現(xiàn)對全程各監(jiān)控點多畫面實時監(jiān)控、遠(yuǎn)程遙控和權(quán)限分配，提高航道管理的智能化水平。

（4）數(shù)據(jù)存儲：系統(tǒng)實時錄像，數(shù)據(jù)可追溯查證。出現(xiàn)突發(fā)事件可以及時調(diào)看現(xiàn)場畫面，事后可對事件發(fā)生視頻資料進(jìn)行查詢分析取證，為航道安全管理提供有力支持。

2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中存在的問題

盡管視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中取得了顯著的成效，但仍存在以下問題：

（1）選址困難，監(jiān)控覆蓋不足：航道受限于自然條件影響，視頻監(jiān)控點選址條件比較苛刻。例如供電、網(wǎng)絡(luò)傳輸、施工維護(hù)等都是必須考慮的部分，因此，系統(tǒng)建設(shè)的布局存在一定困難，導(dǎo)致部分航道區(qū)域尚未安裝視頻監(jiān)控設(shè)備，監(jiān)控盲區(qū)仍然存在。

（2）資源匯聚困難，系統(tǒng)集成度不高：隨著科技的快速發(fā)展，設(shè)備的更新?lián)Q代，不同品牌的設(shè)備核心參數(shù)存在一定的差異，監(jiān)控系統(tǒng)難以形成一個邏輯整體，各個監(jiān)控系統(tǒng)之間缺乏有效銜接，信息資源共享程度不高。

（3）應(yīng)急響應(yīng)能力不足：在突發(fā)事件發(fā)生時，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)急處置能力有待提高。

2.3 梧州航道養(yǎng)護(hù)中心應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)實例

現(xiàn)以梧州航道養(yǎng)護(hù)中心為例，詳細(xì)介紹視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中的應(yīng)用實踐。

2.3.1 梧州航道視頻監(jiān)控建設(shè)情況

目前，梧州航道養(yǎng)護(hù)中心建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)按實施途徑劃分主要有兩類：（1）早期通過部門預(yù)算建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的設(shè)備部分出現(xiàn)老化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響監(jiān)控效果；（2）依托工程建設(shè)（如貴港至梧州3 000噸級航道工程、桂江工程建設(shè)等），通過新增、改造和替換等方式，基本實現(xiàn)航道管轄范圍內(nèi)全覆蓋，實現(xiàn)對重點航道、航標(biāo)、橋梁、險灘等的視頻采集、視頻展示及顯示控制等功能，將所有攝像頭統(tǒng)一集成在廣西港航數(shù)字一體化平臺顯示。

2.3.2 梧州航道視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用情況

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在梧州航道養(yǎng)護(hù)中心已應(yīng)用了十多年，具備了豐富的管理運維經(jīng)驗，應(yīng)用效果好，有效地提高了航道管理水平。

從圖2可以看出，系統(tǒng)監(jiān)控圖像在非惡劣天氣條件下顯示清晰，對監(jiān)控目標(biāo)，能通過調(diào)整焦距清楚觀察，圖像質(zhì)量并沒有出現(xiàn)色彩失真、雪花般、信號干擾條紋等雜質(zhì)成分。而且錄像播放過程中無卡機、停頓等出現(xiàn)時間斷點的情況，能十分完整地還原攝像頭所拍攝內(nèi)容，具有較強的可靠性。

從圖3可以看出，系統(tǒng)在夜間的監(jiān)控能力與監(jiān)控范圍內(nèi)光源的強度有很大的關(guān)系，監(jiān)控點位于燈光照明較好的地方，效果相對較好；而在比較偏僻的灘險河段，成像和監(jiān)控效果可能會較差。

2.3.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用實踐中產(chǎn)生的效果

隨著當(dāng)前計算機應(yīng)用技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能識別技術(shù)等的迅速發(fā)展和推廣，必將使航道管理事業(yè)推向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智慧化發(fā)展，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用到航道管理中，是符合時代要求的一項重要舉措，更是提高航道管理科技含量的一種重要手段。

目前航道管理部門信息化系統(tǒng)主要包括航標(biāo)遙控遙測系統(tǒng)、自動水位站系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用系統(tǒng)，其中航標(biāo)遙控遙測系統(tǒng)和自動水位站系統(tǒng)作為主要業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，在航道航標(biāo)管理中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為一項應(yīng)用廣泛的圖像實時傳輸技術(shù)系統(tǒng)，對航標(biāo)遙控遙測及自動水位站系統(tǒng)是一項很好的補充，能較好地補充并輔助兩套系統(tǒng)的運行使用。

由于航道管理的里程長、標(biāo)志多等因素限制，到現(xiàn)場檢查取證要花費較多的時間，而通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)能第一時間判斷現(xiàn)場信息，分析是否需要趕赴現(xiàn)場取證或者恢復(fù)設(shè)備，可以減免不必要的勞動力損耗。對于航道管理工作者來說，可以通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)掌握所需要的現(xiàn)場信息，再綜合其他信息，更有效地在第一時間判斷監(jiān)控內(nèi)容的具體情況，從而更好地開展下一步工作。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中的挑戰(zhàn)與對策

3.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中面臨的挑戰(zhàn)

盡管視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中取得了顯著的成效，但仍然存在一些挑戰(zhàn)，主要包括：

（1）技術(shù)更新迅速：隨著科技的快速發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)也在不斷更新。如何在短時間內(nèi)適應(yīng)新技術(shù)并將其應(yīng)用于航道管理，成為一項重要挑戰(zhàn)。

（2）網(wǎng)絡(luò)安全問題：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全問題日益突出。如何在保障視頻監(jiān)控系統(tǒng)高效運行的同時，確保網(wǎng)絡(luò)安全，防止數(shù)據(jù)泄露和惡意攻擊，是亟待解決的問題。

（3）人才的缺乏：隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，對于管理人員和維護(hù)人員的素質(zhì)要求越來越高。如何合理配置人力資源，提高員工素質(zhì)，以適應(yīng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中的需求，是一項重要任務(wù)。

（4）數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用：視頻監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，如何進(jìn)行有效分析，以及如何將這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于實際工作中，以提高航道管理效率，是當(dāng)前面臨的一大挑戰(zhàn)。

3.2 應(yīng)對視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中挑戰(zhàn)的對策

3.2.1 技術(shù)層面改進(jìn)措施

（1）引入智能化、可視化分析算法，如人工智能技術(shù)，實現(xiàn)對視頻數(shù)據(jù)的自動分析和異常行為預(yù)警。

（2）提高視頻監(jiān)控設(shè)備的穩(wěn)定性和適應(yīng)性，通過采用先進(jìn)的成像技術(shù)和抗干擾技術(shù)，確保監(jiān)控系統(tǒng)在天氣惡劣環(huán)境下也能正常工作。

（3）加強技術(shù)研究與創(chuàng)新，加大對視頻監(jiān)控新技術(shù)的研究，及時學(xué)習(xí)新技術(shù)，提高航道管理的科技水平。

（4）深化數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用：對視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析，將其應(yīng)用于實際工作中，以提高航道管理效率。

3.2.2 管理層面改進(jìn)措施

（1）根據(jù)航道特點和需求，加強規(guī)劃管理，合理規(guī)劃監(jiān)控范圍，實現(xiàn)精細(xì)化管理。

（2）加強網(wǎng)絡(luò)安全管理，建立完善的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系，確保視頻數(shù)據(jù)的安全傳輸和存儲。加強對系統(tǒng)操作人員的培訓(xùn)和管理，提高其網(wǎng)絡(luò)安全意識，確保視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

（3）建立健全航道管理法規(guī)體系，針對視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中的應(yīng)用，制定相應(yīng)的法規(guī)和規(guī)范，明確監(jiān)控范圍、監(jiān)控內(nèi)容、數(shù)據(jù)管理和使用等方面的要求，規(guī)范視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。

（4）加強人才的培養(yǎng)：通過引進(jìn)高技能人才或加強培訓(xùn)，提高航道管理人員的科技素養(yǎng)，培養(yǎng)專業(yè)化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)維護(hù)人員、操作人員和管理人員，合理配置人員，優(yōu)化人力成本。

通過以上對策，有望應(yīng)對視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中面臨的挑戰(zhàn)，進(jìn)一步發(fā)揮其在航道管理中的優(yōu)勢，提高航道安全管理水平。

3.3 未來視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中的發(fā)展方向

隨著科技的進(jìn)步和快速發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)將更加先進(jìn)，圖像處理能力更強，能在更低照明度的環(huán)境下實現(xiàn)清晰監(jiān)控。人工智能技術(shù)使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)能對監(jiān)控畫面進(jìn)行自動分析，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，提高預(yù)警能力。未來新一代通信技術(shù)也將為視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供更高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸，降低延遲，提高實時性。大數(shù)據(jù)技術(shù)使得航道管理更加精細(xì)化，通過數(shù)據(jù)分析，為決策提供有力支持。隨著無人機技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，無人機攜帶高清攝像頭作為航道視頻監(jiān)控新的視角，將能實現(xiàn)更高空域全方位的監(jiān)控，提高監(jiān)控范圍和效率。

4 結(jié)語

科技是第一生產(chǎn)力，創(chuàng)新是第一動力。隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在航道管理中的應(yīng)用前景將更加廣闊。關(guān)注視頻監(jiān)控技術(shù)在航道管理中的創(chuàng)新應(yīng)用，與智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析、無人機等技術(shù)進(jìn)行深度融合，是實現(xiàn)航道管理信息化、數(shù)字化、智慧化的基礎(chǔ)，是推動航道事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的有力支持。

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