CN104077676A - 水运安全实时动态管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水运安全实时动态管控系统，其基于计算机、智能手机、蓝牙、视频监控、射频识别于一体，用于控制由多艘船舶、多条航道、多个港口构成的内河航运，在内河航运全面推广，对船舶航行全过程进行监管，降低管控费用，实施科学化管理，适应新时期航运业发展的需要。

Description

水运安全实时动态管控系统

技术领域

本发明涉及一种水运安全实时动态管控系统，属于水运信息化技术领域。

背景技术

近年来，我国的内河航运得到了长足发展，其运能大、占地少、能耗低、污染小的独特优势和带动经济社会发展的作用十分特出。然而，由于航道分布广泛、错综复杂且通行船舶大小各异，我国的内河航运很难实现对港口装卸、船闸调度、航道管理、船舶行驶等全面动态监管，不能提供优质的信息服务，影响了航运业的发展。随着计算机技术和电子技术的不断发展，GPS、AIS等技术在内河航运监管与服务系统也正在运用，此类技术的应用在一定程度上实现了船舶的动态监管或信息服务。然而，GPS和AIS的船载终端的费用较高，很难实现在内河航运的全面推广；目前还没有做到对船舶航行全过程监管，航行管理手段落后，不能适应新时期航运业发展的需要。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种水运安全实时动态管控系统，基于RFID、视频监控、智能手机、蓝牙技术，对船舶在航行过程中不停靠、不停顿就进行航行监管、港监执法、航运业务信息发布，成本低，易于推广，提高航运安全，提高经济效益，避免人工采集的不足，适用于我国的内河航运安全动态管理。

本发明的技术解决方案是：该水运安全实时动态管控系统基于计算机、智能手机、蓝牙、视频监控、射频识别于一体，用于控制由多艘船舶、多条航道、多个港口构成的内河航运，该系统包括计算机查找数据库、查询模块和动态管理模块，计算机查找数据库是在计算机的存储介质上提供的船舶数据、船舶状态数据、港口数据、航道数据和维护数据，数据库查询确保完成多条航道、港口的稳定运行，由因特网、RFID、手机通讯、视频监控配置成基于内河的船舶行驶、航道管理、港口码头作业的查询模块，查询模块在配置数据库的计算机上执行，布置于航道、船舶、港口监控设备上的动态管理模块产生实时数据库，呈现给管理人员供其选择、决策，动态管理模块在配置查询模块的计算机上执行；其特征是包括以下步骤：

（1）在船舶上安装采用微波频段的RFID电子标签，对船舶进行唯一性标记，记录船舶相关原始登记信息；

（2）在影响航行安全的桥梁、河道、水文复杂区域、港口码头作业区、船闸上下等待区、航道交汇区、检查站部署航道安全监控仪，航道安全监控仪由RFID读卡器、计算机、视频监控器组成；航运安全监控中心在指挥值班室通过有线或3G无线网络根据航运安全管理需要对船舶航行速度、吃水深度等航行行为进行预先设定，对经过监控区域的船舶进行管控；

（3）通过安装在船舶上的RFID电子标签的ID来确认船舶身份，再读取电子标签内的指定信息，获取船舶登记信息，将获取的船舶信息经RFID中间件处理后传输至视频监控器中的视频处理子系统，与视频监控器获取的船舶航行动态信息同时进行检测与统计，当由航速、吃水深度、航道占用行为组成的船舶信息不符合预先设置的航行规则时，航道安全监控仪就启动报警器向船舶发出报警信号，同时经有线网络或3G无线网络传输到航运安全监控中心、航运企业，提醒值班人员与违章船舶进行联系，要求船舶驾驭人员及时消除危险因素。

其中，航道安全监控仪向航运安全监控中心发送数据，航运安全监控中心对航道安全监控仪传输的若干船舶信息进行去重复、清理操作并保存，以提供经其它内河港航管理系统使用；在大量船舶通航信息中，以一定辖区内的航道为统计目标，统计内河港航各时段船舶流量、船舶密度和船舶平均航行速度；以船舶为统计目标，绘制船舶航行轨迹，得到船舶运行轨迹，由船舶通航信息经加工为船舶航行轨迹记录，通过数据分析内河交通网中航道调度，供内河港航建设决策。

其中，航道安全监控仪由RFID读卡器、RFID中间件、视频监控器组成，其中RFID读卡器对经过监控区域内的船舶RFID电子标签内的信息进行读取，经过RFID中间件处理后形成数字信号传输至视频监控器中。

其中，视频监控器由五个模块组成，为视频采集模块、视频处理模块、基于规则的行为识别模块、航道监控中心管理平台和报警模块，视频采集模块、视频处理模块、基于规则的行为识别模块、报警模块和航运监控中心管理平台依次串联连接，通过航道监控中心管理平台管理其它模块，形成多层次的智能视频监控，每一个视频处理单元自适应地检测待检测区域的目标轨迹，然后由基于行为的识别模块识别出异常行为，再由报警模块进行报警；其逻辑上的执行顺序是先在监控中心管理平台上设定每一个摄像机的预警规则，然后由视频采集模块采集视频、视频分析和存储、基于规则的行为识别，最后输出报警信号；视频采集模块，用于获取数字视频序列，兼容不同的相机，能产生数字图像信息的摄像机都可以作为视频采集模块；视频处理模块包括视频编码模块、选择存储模块、背景建模模块、前景提取模块、场景分析模块和参数自适应调整模块、目标跟踪模块、目标轨迹模块，视频编码模块采用MPEG标准编码，选择存储模块根据智能分析的结果只存储有跟踪目标的视频序列，并把跟踪信息和视频同步起来并存储；背景建模模块用于建立背景模型，模型参数根据场景分析自适应调整；前景提取模块用于提取前景，模型参数根据场景分析自适应调整；目标跟踪模块对提取的前景进行跟踪；目标轨迹模块则包含与目标运动相关的时间、轨迹、大小、类型、形状、颜色信息，轨迹分析采用基于学习和场景标定的方法；基于规则的行为识别模块用于行为识别，根据用户上层定义的规则，以及预警的等级，在不同的目标轨迹中，提取符合规则的轨迹，并进行预警；网络管理平台，用于管理不同的智能分析终端，并根据不同的安全等级设置多层次预警方式，并使所有智能终端接受上层管理，便于形成一个区域监控系统；报警模块，接收视频处理模块的信号来实时预警。

其中，航道安全监控仪RFID读卡器所读取的电子标签信息，经RFID中间件处理的获取的RFID船舶信息数据和航道安全监控仪视频监控器获取的船舶动态信息经视频混合传输到视频处理模块、视频采集卡、视频编码子系统后用有线网络或3G无线网络传输至航道监控中心，由中心数据库进行去重复、清理操作，并保存，以提供经其它内河港航管理系统使用。

其中，航道安全监控仪包括RFID读卡器、计算机、视频监控器、水位控制监控仪、室内空气监测模块、智能手机，

（1）在船舶驾驶室内安装计算机，该计算机与船舶安全监控其它子系统相连接，用于对船舶安全控制系统进行管理；

（2）在船舶上安装RFID读卡器，获取过往船舶RFID电子标签内的信息，并将该信息通过有线方式传送至安装在船舶驾驭室中的计算机；

（3）在船舶上安装视频监控器对过往船舶进行视频监控，并将获取的视频信息传送至安装在船舶上的计算机；

（4）在船舶首、尾分别设置三道水位控制监控仪来控制船舶吃水深度，该仪器通过RFID与安装在船舶上的计算机相连接；

（5）分别在驾驶室、轮机舱安装视频监控器用于对船舶驾驭行为、机器操作行为进行有效监管，视频监控器与安装在船舶上的计算机通过有线连接；

（6）在船舶轮机舱、油舱设置室内空气监测模块，对轮机舱、油舱进行空气敏感性监测，室内空气监测模块通过有线形式与安装在船舶上的计算机相连接；

（7）在船舶上设立智能手机，智能手机通过蓝牙技术与计算机相连接；

（8）设置在船舶上的计算机对信息进行清理、处理、保存、统计、存储，计算机通过无线网桥与航运监控中心和航运企业连通，并通过蓝牙技术将本船舶的动态信息传送至智能手机；

（9）计算机定时向航运监控中心、航运企业发送本船舶的动态信息；

（10）智能手机内安装定时发送模块，通过3G无线网络分别与航运监控中心、航运企业连通，当计算机系统发生故障时，智能手机定时分别向航运监控中心、航运企业发送本船舶的动态信息。

其中，计算机预先设置定时、定向传送模块，用来定时向航道监控中心、航运企业发送本船舶的动态信息；该计算机内还预先安装电子航道航线图和经纬度模块，当船舶在行驶过程中不符合航道或航线管理规定时，船舶安全监控仪便及时发出报警信息并向航运监控中心和航运企业报告。

其中，船舶视频监控器中的摄像机以船舶航行的正前方为基准点，对前方160度范围内进行定时进行监控，对远方移运物体进行跟综、计算，并将该移动物体的运行轨迹在计算机显示出来，并有碰撞危险时及时发出报警信息。

其中，计算机用来处理船舶报关、报检、过船闸申请等业务，实现不停靠、无纸化处理相关港航业务；船舶在离港前向港航机关报告本船目的港、载货数量、吃水深度技术数据，港航对离港船舶的申请进行审查，经过审查符合航行安全要求的发出同意许可，并将该船舶的相关动态信息向下一个监控中心发送，不同意的要求该船舶进行整改。

其中，RFID电子标签以字符串形式ID作为该目标内河船舶的电子身份编号，具有唯一性，RFID电子标签身份编号用以下方式进行：采用居民身证号码方式，32（江苏省）08（淮安市）28（淮安区）20050430（船舶建成出厂日期）2116（船舶标号）——H（货船）、J（集装箱船）、X（油气船），船舶RFID电子标签号码：320828200504302116H，读意为：该船舶是江苏省淮安市淮安区人所有，登记地江苏省淮安市、淮安港，船舶标号：苏淮货——2116，船舶出厂日期：2005年04月30日；这是内河船舶编号，沿海或远洋船舶应在前面加上中国英文字号；RFID电子标签的内容除了交通行政部门规定船舶必须登记信息，还应包括以下内容：船舶大修时间、下次大修时间，船舶大修时间决定了船舶机器运行质量，因此船舶大修时间必须明确定为船舶的必查项目；船舶吃水深度：30%、80%、100%，上述三个船舶吃水深度分别为船舶的压舱水位、船舶航道限载水位、船舶满载水位，船舶空载离水平高度，是指船舶空载最高处距水平面距离，也是船舶空载行驶时必须拥有的通行安全距离，当船舶在空载时超过安全航行工求时必须进行加载压舱水进行降高处理；工作频率：2.4GHz-2.5GHz(出厂设置)；工作方式：主动式；发射功率：小于1mW（0dBm）(出厂设置)；内置1节CR2032纽扣电池 ；静态(待机)工作电流： < 1uA;；最大工作电流（发射信号）：<15mA；发射时间：0.25ms；读取方式：只读性；读写距离：0－250米；工作年限：5年（理论值）；工作电压：3V；查询时间：1s；冲撞能力：具有很强的防冲撞能力，能够同时读取卡的数量>2000张；工作温度：-25 ~70℃；储存温度：-40 ~85℃；工作湿度：小于95%；外形尺寸：50.0mm×25.0mm×5mm。

其中，所述的航道监控仪根据航道安全管理体制需要进行安装：1）安装在航道上的桥梁、管道、港口、码头作业区域航道检查站、水文复杂区域、航道交汇区域等关健地方；2）安装在航道边上时RFID读卡器应高于航道水面3米，报警设备应高于航道水面5米，视频监控摄像机头应高于航道水面7米，太阳能发电装置应高于航道水面9米，要有防雷措施保证航道安全监控仪安全；3）桥梁与管道根据实际情况进行安装；如果桥梁、管道在航道中间有主桥墩情况下，在主桥墩两边分别安装所述的航道安全监控仪，对主桥墩上下游分别进行监控管理，如果桥梁、管道主桥墩不在航道中间，将航道安全监控仪安装在桥梁、管道离航道水面最高处，对船舶进行实时监控；当航道的宽度大于RFID的工作距离时（100米），在航道两边错位安装航道安全监控仪。

其中，航道安全监控仪的RFID读卡器读取的船舶信息，经RFID中间件处理后发送到视频处理模块模块，经视频处理模块对摄像机的图像和船舶TFID信息处理后传输至基于规则的行为识别模块对船舶动态信息、静态信息进行对比检测，确认船舶行为是否违反了航行安全管理规则；如有违反规定的航行安全行为，启动报警设备，向船舶发出报警警示，同时通过有线或3G无线网络终端（远洋船舶通过海事卫星电话）向航道安全监控中心值班室和航运企业发出报警提示和传输船舶信息。

本发明具有以下优点：

1、提供基于RFID技术、智能监控系统的内河船舶监控系统，其包括现场层、基础通信层、数据集成处理层和应用层，现场层包括电子标签和读卡器，数据集成处理层以RFID中间件形式存在，对数据进行清理、处理、保存、统计，应用层包括内河港航管理系统中的其它系统，实现水运安全实时动态管控。

2、由设置于航道上的多部航道安全监控仪和设置于船舶上的RFID电子标签组成航道安全动态监控系统，由航道安全监控仪对关健部位航道进行安全定点监控，由船舶安全监控系统对本船舶和过往船只进行定向监控，安装在船舶前方的对外监控摄像机有三种工作模式：航行监控模式、靠崖监控模式、装卸作业监控模式，降低管控费用，实施科学化管理，适应新时期航运业发展的需要。

3、利用河水、海水自然导电原理，在船舶头、尾设立不同的水位报警线，RFID电子标签与导电线路连接，对船舶吃水深度进行报警提示，当船舶吃深度达到设定水位时，报警装置自动发出报警信号，提醒驾驭人员注意船舶水位变化。

4、航道安全监控仪对过往船舶进行全天候监控，并实时把监控资料传输至航道安全监控中心，中心数据库负责对航道监控资料进行清理（去重复）、加工和以统一格式保存，将统一格式的航道监控资料提供给交通行政部门使用。

5、本发明对内河航运行为、物的状态、天气情况、水文变化实现全过程定位和监管，较大地降低了内河航运监管与服务系统的建设成本，具有较强的实际推广应用意义。

具体实施方式

由交通行政部门对本辖区内的船舶进行统一RFID电子标签设定，建立船舶电子标签的档案；电子标签安装在船舶首位置，小型船舶可以安装在驾驭室上部，电子标签的ID就作为船舶的电子身份证，通过电子标签ID将电子标签与船舶基本信息进行绑定。

在航道桥梁、管道、港口、码头作业区、水文复杂区域、航道交汇区、航道检查站、省市交界区等重点区域安装航道安全临控仪，由RFID读卡器、RFID中间件、视频监控仪、报警设备，并通过有线网络或3G无线网络与航运安全监控中心连通 ，通过在固定区域对船舶RFID信息资料与视频监控影像资料获取，对过往船舶进行智能分析，并将分析结果与交通部门预先规定的船舶航行安全规则进行对比检测，根据检测结果对船舶进行管理执法。

RFID读卡器对过往船舶的RFID电子标签信息进行读取，通过RFID中间件对读取的船舶信息进行处理，传输至视频监控系统中的多路视频混合管理模块（视频处理模块一个子模块），与视频监控影像资料同时进行智能分析，用来确定船舶是否符合交通部门预先确定的船舶航行安全规定。根据智能分析结果作出是否报警决定。

航道安全监控仪中的视频处理模块是视频监控系统关健模块，视频处理模块用于分析和压縮存储视频，基于规则的行为识别模块用于识别检测到的目标；航运监控中心网络管理平台用于管理不同的摄像机，形成层次性预警机制；报警模块用于实时传送和发出报警信息；视频处理模块又可分为七个子模块：视频编码模块、选择存储模块、背景建模模块、前景提取模块、场景分析模块和参数自适应调整模块、目标跟踪模块、目标轨迹模块；视频编码模块采用MPEG标准编码方法，选择存储模块根据智能分析的结果，只存储有跟踪目标的视频序列，并把跟踪信息和视频同步起来并存储，这样有利于事后査询和搜索，同时降低监控系统对存储空间的需求；背景建模模块用于建立背景模型，模型参数根据场景分析自适应调整；前录提取模块用于提取前景，模型参数根据场景分析自适应调整；目标跟踪模块对提取的前景进行跟踪，目标跟踪中使用的特征是缩放旋转平移不变特征，跟踪方法本身也是自适应的；目标轨迹模块则包含与目标运动相关的时 间、轨迹、大小、类型、形状、颜色信息，轨迹分析采用了基于学习和场景标 定的方法。是基于规则的行为识别模块，它包括由用户定义的不同规则和行为识 别2个子模块；规则经多层次网络管理平台由用户指定，这样便于形成一个区域监控，也具有更广泛的实用性。

基于智能视频监控的多层次实时预警系统的具体实施流程如下：第一，航运安全监控中心根据航道安全管理的需要，设定每一个航道安全监控仪的预警规则，必要时还要对摄像机进行场景标定，通过对每一个航道安全监控仪的预警规则的设定，实现多层次的实时预警机制；第二，启动系统并运行；第三，终端摄像机采集图像序列到视频处理模块；第四，在视频处理模块中，视频序列分成三路，一路用于编码压縮， 一路用于场景分析，一路用于背景建模；视频处理单元同时具有编码和分析的功能；场彔分析提取场景的变化特征，采用自适应控制理论的方法自适应调整背景模型和前景模型参数，背景建模建立背景模型；前景提取用于提取前景运动块；目标跟踪中使用了縮放旋转平移不变特征，跟踪方法本身也是自适应的，轨迹分析采用了基于学习和场景标定的方法，这样可以剔除一些虚假目标或干扰，得到真正的目标轨迹；视频处理模块放在终端上，这样可以实现分散存储和分散计算，易于网络管理；第五，得到目标轨迹之后，经网络传输到行为识别模块，并根据用户定义 的规则进行行为识别；如果终端本身就是网络服务器之一，那么目标轨迹将在 本地直接进行行为识别；第六，如果出现违反设定预警规则的目标行为，立即输出报瞀信号；第七，为保证监控资料的完整性，设立存储模块，用来存储视频影像资料，视频资料存储有一定的时间限制。

为保证船舶在航行、装卸过程中安全，在船舶上安装以下监控设备：1）在船舶驾驭室安装内计算机，该计算机内安装有无线网桥设备与船舶安全监控中心与航运企业相连接，航运安全监控中心和航运企业可以通过无线网络对船舶安全控制系统进行远程监控管理；2）在船舶上安装RFID读卡器获取过往船舶电RFID电子标签内的信息并将该信息通过有线方式传送至安装在船舶驾驭室中的计算机；3）在船舶上安装视频监控系统对过往船舶进行视频监控，并将获取的视频信息传送至安装在船舶上的计算机；4）在船舶首、尾分别设置三道水位控制监控仪来控制船舶吃水深度控制，该仪器通过RFID技术与安装在船舶上的计算机相连接；5）分别在驾驭室、轮机舱安装视频监控系统用于对船舶驾驭行为、机器操作行为进行有效监管，视频监控系统与安装在船舶上的计算机通过有线连接；6）在船舶轮机舱、油舱内设置室内空气监测模块对轮机舱、油舱进行空气敏感性监测，该监控模块通过有线形式与安装在船舶上的计算机相连接；7）在船舶上设立智能手机，智能手机通过蓝牙技术与计算机相连接；8）设置在船舶上的计算机对船舶各类信息进行清理、处理、保存、统计、存储，计算机通过无线网桥与航运安全监控中心和航运企业连通；并通过蓝牙技术将本船舶的动态信息传送至智能手机；计算机应有专用软件定时向航运监控中心、航运企业发送本船舶的动态信息；9）智能手机则通过3G无线网络分别与航运监控中心、航运企业连通，当计算机系统发生故障时，智能手机定时分别向航运监控中心、航运企业发送本船舶的动态信息。

在船舶头、尾安装监控设备，利用浮球原理分设三道水位控制线，30%为船舶空载时压舱水控制线、80%为航道限载控制线、100%为船舶满载控制线；当船舶吃水深度达到控制线时，浮球向上顶控制位使电路闭全，RFID电子标签发出水位报警信息，间隔五分钟三次发出水位报警信息，RFID读卡器读取RFID电子标签信息后发送至计算机系统存储，水位报警信息作为船舶的动态信息必须及时向航运监控中心和航运企业报告。

船舶在驶离港口前应通过计算机网络向航道安全监控中心汇报本船舶以下动态信息：载货吨位、吃水深度、目的地港口、计划通过的航道等应该报告的信息；航道安全监控中心经核实确认无误符合航行安全要求，准许该船舶离港，将该船舶的动态信息存入数据库，并将该船舶的动态信息向该准备通过的航道监控中心通报，以便下一个航道监控中心及时核查该船舶信息。

安装在船舶上的摄像机应以船舶航行正前方为基准点，左右定时摆动对船舶前方进行监控，发现前方有移动物体时，能及时对该移动物体进行智能分析与计算，当发现该物体对本船舶有危害时及时发出报警信息，提醒本船舶值班人员及时采取措施进行避让。

内河航运系统运行的系统管理功能：1、航运管理：涉及地理、水文和航道管理数据，服务于政府、和行业用户，用于计划、航行和航程监控，提供关于内河水路基础设施状态和使用情况的动、静态数据，为航行决策提供支持，航运信息服务主要是基于标准电子航道图（航运指挥中心大厅设置）与船舶安全保护监控系统、航道安全监控系统、港口、船闸、航运企业之间通过网络的方式来提供；2、交通执法管理包括行政许可、处罚、违章信息、行政法规信息等，船舶交通监管服务主要服务于政府部门，用于优化基础设施使用效率和保证航行安全，包括航行过程监管、船闸/桥梁调度管理等，规费征稽服务用于水路设施收费和港口收费服务，通过船舶的航程数据来自动计算收费额，并初始化发票，为水路使用者和管理者提供便利，水上应急救援服务在航程开始时注册船舶信息，并在航行过程中及时更新，一旦发生交通事故，相关部门就能立即提供数据并组织营救，电子航道图和战术性交通信息是搜救组织协调的基础；3、水上交通信息服务涉及战术性交通信息（在较小水域地图上查看船舶移动情况）和战略性交通信息(在较大区域地图上显示船舶的航行情况，包括预测和分析交通形势)，战术性交通信息包括船舶位置、速度、航向等信息（来自于船舶安全保护监控系统），可以帮助船长在实际的交通状况下进行短期决策和导航；另一方面，战略性交通信息提供更大范围内交通状况的概貌，提供船舶目的地、危险品货物、以及船舶预计到达时间（船闸或港口）的信息；航运统计服务用于收集相关水运交通运输及货物统计信息，为水运企业、政府部门制定战略计划提供支持，电子化数据集将为数据提供者和统计人员的处理过程提供便利。 

内河航运系统运行的系统系统组成分类：1、按照使用权限来划分：部级航运指挥中心——＞省级航运安全指挥中心——＞市级航运安全指挥中心——＞船舶安全保护控制系统；省部级航运安全指挥中心主要任务：1）、宏观协调管理，2）、制定航运安全管理标准，3）、督促检查下级航运安全指挥中心；市级航运安全指挥中民的主要任务是负责本辖区内航运安全管理具体任务：1）、航道安全管理，2）、船舶安全管理，3）、航运安全管理，4）、航运安全事故取证调查；船舶安全保护监控系统：本要负责本船安全保护控制任务，1）、船舶安全距离监控系统，2）、驾驭安全监控系统，3）、机仓油气分析控制系统，4）、信息通讯系统；按照保护对象来划分：1）、航运安全保护控制系统，2）、航道安全保护控制系统，3）、船舶安全保护控制系统；内河（沿海）航运控制运行系统：就是根据航运安全管理的需要在航道关健位置安装一系列的航道安全监控仪，从而形成一个整体的内河（沿海）航运控制运行系统；按照使用功能来划分：1）、信息收集整理系统，2）、信息通讯系统，3）、信息存储管理系统；以上信息系统是由内河航运控制运行系统中不同的子系统共同功能组成，具备实时信息实时通讯、信息收集整理、信息存储管理功能；为航运安全保护控制系统的运行提供信息技术支持，内河航运控制运行系统应当立足利用现有的通讯资源，在农村地区信号不好的地区，应请相关部门增加通讯基站，而不应另外建设新的航运通讯网。

内河航运系统运行的系统运行示范：假定鲁淮货21668轮由南向北行驶通过苏北大运河淮安段为例：   

1）航运、通航管理：首先鲁淮货2166轮由南向北从扬州市进入淮安市境内，当鲁淮货2166轮行驶到扬州市与淮安市交界处时，扬州市航运安全指挥中心应向鲁淮货2166轮发出以下信息：鲁淮货2166轮，你轮已安全驶出扬州市海事管辖范围，现将你轮移交给江苏省淮安市航运安全指挥中心；随后淮安市航运安全指挥中心向鲁淮货2166轮发现以下信息：鲁淮货2166轮，你轮现已以驶入江苏省淮安市海事局管辖范围，希望你轮安全行驶，及时报告相关行驶信息；鲁淮货2166轮应当立即回复淮安市航运安全指挥中心指今：淮安市航运安全指挥中心，鲁淮货2166轮收到淮安市航运安全的指今，我轮服从与遵守贵局的指挥（鲁淮货2166轮必须用该船值班手机进行短信回复，以便淮安市航运安全指挥中心对其值班通讯工具是否正常畅通进行核查）；在扬州市与淮安市交界处错位安装两个航道安全监控仪，航道安全监控仪具体的作用：当船舶行驶到该区域时，航道安全监控仪能及时查询到相关船舶的信息，并及时分别向扬州市、淮安市航运安全指挥中心报告相关信息，明确行政主管部门管理职责；

2）鲁淮货2166轮驶到淮安区平桥镇渡口，收到平桥渡船的警告信息：前方是平桥渡口控制区域，要求过往船只加强观测，慢速安全通过；载人渡船应当列入内河航运控制运行系统重点监对象，所有用于渡口船只必须统一安装船舶安全保护控制系统，对渡船进行处严管理，保护两岸人民群众安全；

3）鲁淮货2166轮驶入江苏淮安市海事局管辖范围，向北行驶到头螇河船闸时，收到以下信息：鲁淮货2166轮，你轮已行驶到头螇河船闸管辖范围，前方是船舶交汇区，请你轮安全驾驭，慢速通过；

4）鲁淮货2166轮驶到淮安船闸下游等待区，随后鲁淮货2166轮向淮安船闸发出以下信息：淮安船闸指挥中心，我鲁淮货2166轮驶入淮安船闸下游等待区，现向淮安船闸提出过闸申请，请贵指挥中心及时安排我轮过闸，淮安船闸指挥中心应及时向鲁淮货2166轮发出以下信息：鲁淮货2166轮，收到你轮过闸申请，经统一调度，安排鲁淮货2166轮于2014年4月6日13时35分驶入三号船闸，请你轮提前做好过闸准备工作；

5）鲁淮货2166轮通过淮安船闸驶入苏北大运河与苏北灌溉总渠交汇区域，立即收到以下信息：鲁淮货2166轮，你轮现已驶入苏北大运河与苏北灌溉总渠交汇区域，本区域是船只交汇区，水文文条件复杂，要求你轮加强对前方观测，慢速行驶，安全通过，鲁淮货2166轮及时回复：淮安市航运安全指挥中心，我轮收到贵局指今，遵守贵局指今安全驾驭，慢速通过；

6）鲁淮货2166轮驶近淮安市黄码运河大桥，收到黄码运河大桥航道安全监控仪（淮安市航运安全指挥中心控制）发出的以下信息：鲁淮货2166轮，你轮已驶入黄码运河大桥安全控制区域，要求你轮加强观测，慢速驾驭，安全通过。

航道安全监控仪设置的具体位置与数量由淮安市航运安全指挥中心根据航运安全管理的需要在本辖区内进行统一安装（如港口、航道交汇区域、桥梁、管道、水文条件复杂区、事故多发区）；淮安市黄码运河大桥是上世纪修建的，因成本与技术原因，该桥在大运河中间有主桥墩，因此就带来重大的安全隐患，该桥以前被船舶碰撞而损害，成了危桥；从而过沿河二岸人民带来巨大的不便；类似黄码运河大桥在航道上有狠多，给航运带来一定的安全隐患，而一旦发生碰撞，会给沿河两岸人民群众带来巨大影响，必须作为重点预以监控；1）鲁淮货2166轮驶过淮安市黄码运河大桥进入淮安区港口，鲁淮货2166轮计划到江苏井神盐业专用码头装货，鲁淮货2166轮向井神盐业调度中心发出以下信息：江苏省井神盐业调度室，鲁淮货2166轮现已驶近你码头，计划装载工业用盐800T请及时安排我轮进港作业，江苏井神盐业公司及时回复：经统一安排，鲁淮货2166轮到三号码头等待区听候装货通知；

2）以上航运信息分别由舰艇、船闸、港口、航道安全监控仪向淮安市航运安全指挥中心报告；

3）上述发生的各种航运行为、物的安全状态、天气情况、水文变化均受淮安市航运安全指挥中心有效控制，一旦发现安全隐患，指挥中心可以及时发出相关行政指今，一旦发生安全事故，指挥中心可以立即启动应急措施，协调各方力量进行抢险。

航运安全动态管理：鲁淮货2166轮驶入江苏省淮安市大运河段后，内河航运控制运行系统，应当具有以下安全监控功能：

1）鲁淮货2166轮安装船舶安全保护监控系统，在一定时间内（具体间隔时间由交通主管部门统一确定）向淮安市航运安全指挥中心发送本船动态安全信息，为淮安市航运安全指挥中心对鲁淮货2166轮在本辖区内航运安全指挥提供信息保证；

2）、鲁淮货2166轮本船登记基本信息：除含目前登记资料以外，还应包含：公司值班电话与法人代表手机号码，本船负责人手机号码，本船值班手机号码，该类信息发生变化，相关单位应及时到登记地交通部门进行变更，以上信息的准确性由船只登记地交通主管部门负责，如果因此类信息而影响航运安全管理，要从严处罚相关责任人；

3）、鲁淮货2166轮本次航行起航港口、船舶的目的地，载货量、吃水深度；

4）鲁淮货2166轮在航行过程中的船舶安全保护控制信息：本船安全距离控制信息、本船驾驭信息、关健部位安全控制信息（比如轮机操作信息、机舱内油气警告信息），发现安全隐患信息立即向驾驭人员发出警报，拉响报警铃声，并同时分别向淮安市航运安全指挥中心、航运公司与船舶负责人报告，以便及时指挥消防安全隐患。

淮安市航运指挥中心通过内河航运保护控制系统，对在本辖区内航行的船只履行以下职责：

1）、核查鲁淮货2166轮基本信息，是否与登记信息相同；

2）、随时通过航运安全保护控制系统对船长是否履行职责进行检查（不提前告知下，通过监控系统进行远程摄像核查），检查鲁淮货2166轮是否存在无证驾驭行为；

3）、当水文条件发生变化及时向在本辖区内航行的船舶发出相关通航信息，提醒各船只注意航行安全；

4）、发生恶劣天气情况（比如大风、大雨、雾、雪）或水文条件发生变化（泄洪、枯水期），及时向在本辖内航行的船只发出航行警报信息，要求各船只加强安全防护，以保证航行安全。

当本辖区航行的船只发生安全违规行为与安全事故时，淮安市航运安全指挥中心可以行使以下权责：

1）、核查船只登记基本信息，当发现实际信息与登记信息不符合时应及时进行变更登记，及时通知该船只原登记机关；并根据其行为引发的后果进行处罚；

2）鲁淮货2166轮行驶到淮安黄码运河大桥时，收到航行安全警告后，鲁淮货2166轮不按规定航行时而易引发碰撞安全事故，黄码运河大桥航道安全监控仪（淮安市航运安全指挥中心控制）立即起动安全警告系统，拉响鲁淮货2166轮驾驭室报警铃声，从而提醒驾驭人员注意避开黄码大桥中间桥墩；

3）鲁淮货2166轮在淮安市辖区内航行过程发生无证驾驭、会船、掉头、靠港、装货、加压舱水等违规行为，容易发生安全事故时，内河航运系统运行的系统立即起动警报装置，提醒该轮驾驭人员采取有效措施避免发生安全事故；并同时向淮安市航运安全指挥中心报告，由淮安市航运安全指挥中心对该违法违规行为依法进行处罚，并同时将处罚结果告知鲁淮货2166轮的所在航运公司和该轮原登记地交通行政机关，实现航运安全管理信息实时共享（由内河航运系统运行的系统自动实时传送）；

4）、淮安市航运安全指挥中心没有在规定时间内收到鲁淮货2166轮安全航行信息，在第一时间内，立即呼叫（手机通讯）鲁淮货2166轮，询问该轮实际情况，发生通讯不畅通的情况，立即对该轮航速进行计算，同时通知附近船只立即进行查询，发生安全事故时，淮安市航运安全指挥中心应立即协调附近船只与公安机关进行救助，并立即向有关政府报告、向航运公司通报，调动专业救助力量前往实施救援。

内河航运系统重点控制对象：包含运输危险品船只、各类载人渡船、人货混装船舶、桥墩位于主航道上各类桥梁与管道，工程作业船只等危险航运安全物资与行为；淮安市辖区内的各港口装卸作业、各船只检测等涉及到航运安全的相关管理职能也应纳入航运安全保护控制系统范围之内进行统一的安全管理。

运洋船舶在离港前应向交通行政部门提出申请，经批准后才能离港，交通部门在批准该船舶离港后，应将该船舶的相关信息发送给目的地港口所在地交通管理部门；运洋船舶在航行过程中将其动态信息定时发送给离港地交通部门和目的地港口交通部门、航运企业。

上述不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.水运安全实时动态管控系统，其基于计算机、智能手机、蓝牙、视频监控、射频识别于一体，用于控制由多艘船舶、多条航道、多个港口构成的内河航运，该系统包括计算机查找数据库、查询模块和动态管理模块，计算机查找数据库是在计算机的存储介质上提供的船舶数据、船舶状态数据、港口数据、航道数据和维护数据，数据库查询确保完成多条航道、港口的稳定运行，由因特网、RFID、手机通讯、视频监控配置成基于内河的船舶行驶、航道管理、港口码头作业的查询模块，查询模块在配置数据库的计算机上执行，布置于航道、船舶、港口监控设备上的动态管理模块产生实时数据库，呈现给管理人员供其选择、决策，动态管理模块在配置查询模块的计算机上执行；

其特征是包括以下步骤：

（1）在船舶上安装采用微波频段的RFID电子标签，对船舶进行唯一性标记，记录船舶相关原始登记信息；

（2）在影响航行安全的桥梁、河道、水文复杂区域、港口码头作业区、船闸上下等待区、航道交汇区、检查站部署航道安全监控仪，航道安全监控仪由RFID读卡器、计算机、视频监控器组成；航运安全监控中心在指挥值班室通过有线或3G无线网络根据航运安全管理需要对船舶航行速度、吃水深度等航行行为进行预先设定，对经过监控区域的船舶进行管控；

（3）通过安装在船舶上的RFID电子标签的ID来确认船舶身份，再读取电子标签内的指定信息，获取船舶登记信息，将获取的船舶信息经RFID中间件处理后传输至视频监控器中的视频处理子系统，与视频监控器获取的船舶航行动态信息同时进行检测与统计，当由航速、吃水深度、航道占用行为组成的船舶信息不符合预先设置的航行规则时，航道安全监控仪就启动报警器向船舶发出报警信号，同时经有线网络或3G无线网络传输到航运安全监控中心、航运企业，提醒值班人员与违章船舶进行联系，要求船舶驾驭人员及时消除危险因素。

2.根据权利要求1所述的水运安全实时动态管控系统，其特征是：航道安全监控仪向航运安全监控中心发送数据，航运安全监控中心对航道安全监控仪传输的若干船舶信息进行去重复、清理操作并保存，以提供经其它内河港航管理系统使用；在大量船舶通航信息中，以一定辖区内的航道为统计目标，统计内河港航各时段船舶流量、船舶密度和船舶平均航行速度；以船舶为统计目标，绘制船舶航行轨迹，得到船舶运行轨迹，由船舶通航信息经加工为船舶航行轨迹记录，通过数据分析内河交通网中航道调度，供内河港航建设决策。

3.根据权利要求1所述的水运安全实时动态管控系统，其特征是：航道安全监控仪由RFID读卡器、RFID中间件、视频监控器组成，其中RFID读卡器对经过监控区域内的船舶RFID电子标签内的信息进行读取，经过RFID中间件处理后形成数字信号传输至视频监控器中。

4.根据权利要求1所述的水运安全实时动态管控系统，其特征是：视频监控器由五个模块组成，为视频采集模块、视频处理模块、基于规则的行为识别模块、航道监控中心管理平台和报警模块，视频采集模块、视频处理模块、基于规则的行为识别模块、报警模块和航运监控中心管理平台依次串联连接，通过航道监控中心管理平台管理其它模块，形成多层次的智能视频监控，每一个视频处理单元自适应地检测待检测区域的目标轨迹，然后由基于行为的识别模块识别出异常行为，再由报警模块进行报警；其逻辑上的执行顺序是先在监控中心管理平台上设定每一个摄像机的预警规则，然后由视频采集模块采集视频、视频分析和存储、基于规则的行为识别，最后输出报警信号；视频采集模块，用于获取数字视频序列，兼容不同的相机，能产生数字图像信息的摄像机都可以作为视频采集模块；视频处理模块包括视频编码模块、选择存储模块、背景建模模块、前景提取模块、场景分析模块和参数自适应调整模块、目标跟踪模块、目标轨迹模块，视频编码模块采用MPEG标准编码，选择存储模块根据智能分析的结果只存储有跟踪目标的视频序列，并把跟踪信息和视频同步起来并存储；背景建模模块用于建立背景模型，模型参数根据场景分析自适应调整；前景提取模块用于提取前景，模型参数根据场景分析自适应调整；目标跟踪模块对提取的前景进行跟踪；目标轨迹模块则包含与目标运动相关的时间、轨迹、大小、类型、形状、颜色信息，轨迹分析采用基于学习和场景标定的方法；基于规则的行为识别模块用于行为识别，根据用户上层定义的规则，以及预警的等级，在不同的目标轨迹中，提取符合规则的轨迹，并进行预警；网络管理平台，用于管理不同的智能分析终端，并根据不同的安全等级设置多层次预警方式，并使所有智能终端接受上层管理，便于形成一个区域监控系统；报警模块，接收视频处理模块的信号来实时预警。

5.根据权利要求4所述的水运安全实时动态管控系统，其特征是：航道安全监控仪RFID读卡器所读取的电子标签信息，经RFID中间件处理的获取的RFID船舶信息数据和航道安全监控仪视频监控器获取的船舶动态信息经视频混合传输到视频处理模块、视频采集卡、视频编码子系统后用有线网络或3G无线网络传输至航道监控中心，由中心数据库进行去重复、清理操作，并保存，以提供经其它内河港航管理系统使用。

6.根据权利要求4所述的水运安全实时动态管控系统，其特征是：航道安全监控仪包括RFID读卡器、计算机、视频监控器、水位控制监控仪、室内空气监测模块、智能手机，

（1）在船舶驾驶室内安装计算机，该计算机与船舶安全监控其它子系统相连接，用于对船舶安全控制系统进行管理；

（2）在船舶上安装RFID读卡器，获取过往船舶RFID电子标签内的信息，并将该信息通过有线方式传送至安装在船舶驾驭室中的计算机；

（3）在船舶上安装视频监控器对过往船舶进行视频监控，并将获取的视频信息传送至安装在船舶上的计算机；

（4）在船舶首、尾分别设置三道水位控制监控仪来控制船舶吃水深度，该仪器通过RFID与安装在船舶上的计算机相连接；

（5）分别在驾驶室、轮机舱安装视频监控器用于对船舶驾驭行为、机器操作行为进行有效监管，视频监控器与安装在船舶上的计算机通过有线连接；

（6）在船舶轮机舱、油舱设置室内空气监测模块，对轮机舱、油舱进行空气敏感性监测，室内空气监测模块通过有线形式与安装在船舶上的计算机相连接；

（7）在船舶上设立智能手机，智能手机通过蓝牙技术与计算机相连接；

（8）设置在船舶上的计算机对信息进行清理、处理、保存、统计、存储，计算机通过无线网桥与航运监控中心和航运企业连通，并通过蓝牙技术将本船舶的动态信息传送至智能手机；

（9）计算机定时向航运监控中心、航运企业发送本船舶的动态信息；

（10）智能手机内安装定时发送模块，通过3G无线网络分别与航运监控中心、航运企业连通，当计算机系统发生故障时，智能手机定时分别向航运监控中心、航运企业发送本船舶的动态信息（安装在船舶上的海事卫星电话也具有同等功能）。

7.根据权利要求6所述的水运安全实时动态管控系统，其特征是：计算机预先设置定时、定向传送模块，用来定时向航道监控中心、航运企业发送本船舶的动态信息；该计算机内还预先安装电子航道航线图和经纬度模块，当船舶在行驶过程中不符合航道或航线管理规定时，船舶安全监控仪便及时发出报警信息并向航运监控中心和航运企业报告。

8.根据权利要求6所述的水运安全实时动态管控系统，其特征是：船舶视频监控器中的摄像机以船舶航行的正前方为基准点，对前方160度范围内进行定时进行监控，对远方移运物体进行跟综、计算，并将该移动物体的运行轨迹在计算机显示出来，并有碰撞危险时及时发出报警信息。

9.根据权利要求6所述的水运安全实时动态管控系统，其特征是：计算机可以用来处理船舶报关、报检、过船闸申请等业务，实现不停靠、无纸化处理相关港航业务；船舶在离港前向港航机关报告本船目的港、载货数量、吃水深度技术数据，港航对离港船舶的申请进行审查，经过审查符合航行安全要求的发出同意许可，并将该船舶的相关动态信息向下一个监控中心发送，不同意的要求该船舶进行整改。