基于北斗AIS的船舶运行视频采集分析系统及其工作方法

技术领域

本发明属于数据采集与分析技术领域，具体涉及一种基于北斗AIS的船舶运行视频采集分析系统及其工作方法。

背景技术

近年来，对船舶行业及水上交通的管理不断加强，但受限于水上环境的特殊性等限制，很多现代化科技设备不能有效应用；同时，加强安全管理投入对航运公司经济效益的提升效果不明显，航运公司为节约成本，对安全管理不重视，导致安全管理不到位。监管的困难和行业安全保障的强烈需求，对高效的技术应用提出了要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于北斗AIS的船舶运行视频采集分析系统及其工作方法，可实时采集船舶运行过程中的视频数据，全程跟踪监控船舶作业过程，并与图像识别、人工智能技术深入融合，定制化植入人脸识别算法、防护装备识别算法等，为系统实现自动安全预警提供算法基础，实现船舶安全管理从信息化向智能化发展。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种基于北斗AIS的船舶运行视频采集分析系统，包括设备层、传输层、边缘计算层、数据层和应用层，其中。

所述设备层包括AIS设备、视频采集分析模块和视频采集设备，完成视频数据的采集与分析。

所述传输层为有限网络传输和无线网络传输中的一种。

所述边缘计算层位于传输层之间，将传输层分为两部分；所述边缘计算层由边缘计算节点组成，进行系统管理、数据处理、智能分析。

所述数据层建立基础数据平台，进行数据管理、数据分析和服务；所述边缘计算层将处理后的信息统一传输至物联网平台，形成共用数据资源池，数据层通过模型和算法对数据进行分析、处理，为航运服务和各站内外系统提供辅助决策。

所述应用层包括客户端，进行智能管控与服务、集成化展示、航运管理与应急指挥。

其中，所述视频采集设备包括网络摄像机和网络球机。

进一步，所述视频采集设备还包括环境监测传感器。

其中，所述边缘计算节点对于终端上集成有边缘处理装置的终端设备（如船载终端等）直接通过集成的边缘计算装置进行处理传输，对于无集成边缘处理装置的设备，如广播、环境传感器等需通过传输层将采集信息传输至车站内最近的独立边缘计算服务器，再由边缘计算服务器处理后进行统一传输。

本发明还提供一种基于北斗AIS的船舶运行视频采集分析系统的工作方法，包括船舶碰撞识别、人员未穿戴安全设备识别、人脸识别、船舱未覆盖识别和船舶AIS未开机识别，其中，所述船舶碰撞识别的具体步骤包括：

1.1、发现来船，获取目标船的动态及静态信息；

1.2、根据相关参数，计算会遇船舶间的安全会遇距离；

1.3、判断会遇船舶间是否存在碰撞危险；

1.4、判断会遇局面，确定会遇船舶间的避让责任；

1.5、确定采取行动的时机和避让幅度；

1.6、对避让行动的有效性进行核算，执行避让操作；

1.7、确定复航时机，复航。

其中，所述人员未穿戴安全设备识别包括：安全帽识别、防护服识别、安全鞋识别、安全手套识别、护目镜识别、耳罩/耳塞识别、安全带识别、呼吸面罩识别和焊接面罩识别。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明可实时采集船舶运行过程中的视频数据，全程跟踪监控船舶作业过程，并与图像识别、人工智能技术深入融合，定制化植入人脸识别算法、防护装备识别算法等，为系统实现自动安全预警提供算法基础，实现船舶安全管理从信息化向智能化发展。

附图说明

图1为本发明中设备连接示意图。

图2为本发明的数据传输原理图。

附图标记说明：

1、AIS设备；2、视频采集分析模块；3、网络摄像机；4、网络球机；5、客户端/监管端。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1、图2所示，本发明提供一种基于北斗AIS的船舶运行视频采集分析系统，包括设备层、传输层、边缘计算层、数据层和应用层，其中。

所述设备层包括AIS设备1、视频采集分析模块2和视频采集设备，所述视频采集设备包括网络摄像机3、网络球机4、环境监测传感器、机电设备等，完成视频数据的采集与分析。

所述传输层为有限网络传输和无线网络传输中的一种。

所述边缘计算层边缘计算层是边缘计算技术在物联网的集中体现，位于传输层之间，将传输层分为两部分。边缘计算层由边缘计算节点组成，边缘计算节点具有系统管理、数据处理、智能分析等功能。边缘节点是对边缘计算层所有边缘计算设备的简称，可以是集成在终端设备上的边缘处理装置，也可以是独立设置的边缘服务器、边缘网关、边缘控制器等。因此对于终端上集成有边缘处理装置的终端设备（如船载终端等）直接通过集成的边缘计算装置进行处理传输，对于无集成边缘处理装置的设备，如广播、环境传感器等需通过传输层将采集信息传输至车站内最近的独立边缘计算服务器，再由边缘计算服务器处理后进行统一传输。

所述数据层利用数字化、网络化、信息化、智能化等先进技术建立基础数据平台，进行数据管理、数据分析和服务；所述边缘计算层将处理后的信息统一传输至物联网平台，形成共用数据资源池，数据层通过模型和算法对数据进行分析、处理，为航运服务和各站内外系统提供辅助决策。

所述应用层包括客户端/监管端5，进行智能管控与服务、集成化展示、航运管理与应急指挥。

本发明中，视频采集分析模块的技术参数如下：

功能特性：

支持最大400万像素高清网络视频的预览、存储与回放；

支持云服务，可一键配置上网；

可接驳符合ONVIF、RTSP标准的众多主流厂商的网络摄像机；

支持IPC集中管理，包括IPC参数配置和升级等功能；

支持VGA输出，分辨率最高可达1920*1080；

支持最大8路同步回放；

本发明还提供一种基于北斗AIS的船舶运行视频采集分析系统的工作方法，包括船舶碰撞识别、人员未穿戴安全设备识别、人脸识别、船舱未覆盖识别和船舶AIS未开机识别，其中，所述船舶碰撞识别的具体步骤包括：

1.1、发现来船，获取目标船的动态及静态信息；

1.2、根据相关参数，计算会遇船舶间的安全会遇距离；

1.3、判断会遇船舶间是否存在碰撞危险；

1.4、判断会遇局面，确定会遇船舶间的避让责任；

1.5、确定采取行动的时机和避让幅度；

1.6、对避让行动的有效性进行核算，执行避让操作；

1.7、确定复航时机，复航。

详细描述如下：先通过摄像头采集船舶运行过程中的视频数据，依据船舶作业过程需遵循的安全管理规则，通过图像分析算法判断船舶及船员作业状态，对异常情况及时进行预警告警，实现自动化智能化船舶运行管理。

在监控场景中预先设定监测区域，当监测区域内有目标未按要求穿戴相关安全设备时，触发告警。具体为：先通过摄像头采集监测区域内目标穿戴的视频数据，依据船舶作业过程需遵循的安全管理规则，通过图像分析算法判断目标是否按要求穿戴相关安全设备，对异常情况及时进行预警告警，实现防护装备自动识别。人员未穿戴安全设备识别包括：安全帽识别、防护服识别、安全鞋识别、安全手套识别、护目镜识别、耳罩/耳塞识别、安全带识别、呼吸面罩识别和焊接面罩识别，具体如下：

2.1、安全帽识别：不同行业在不同的场景和不同的区域，对不同身份对安全帽颜色可能有不同的要求，可以设置利用安全帽或工作服来进行分级管理。实时对未佩戴安全帽的行为发出警告，及时提醒监理人员处理，为作业人员筑起一道人工智能的安全防火墙；

2.2、防护服识别：在化学品船上，有些化学品直接接触皮肤是非常危险的，就需要穿着化学防护服；

2.3、安全鞋识别：船舶的大部分内部空间都被货物和机械占据，这些机器设备和舱室都是用硬性金属制成的，使船员在其周围活动时不那么方便。安全鞋能确保在船上工作或活动时，船员的脚不受伤；

2.4、安全手套识别：船上备有不同类型的手套。所有这些都是在操作中使用的，这些手套都用于船上的操作活动中，是保护双手必需备的。隔热手套，用于接触高温表面的工作；棉手套用于一般操作；还有焊接手套、化学手套等；

2.5、护目镜识别：眼睛是人体最敏感的部位，在船上的日常操作中，眼睛受伤的几率很高。防护眼睛或护目镜用于保护眼睛；而焊接护目镜则用于焊接操作，以保护眼睛免受高强度火花的影响；

2.6、耳罩/耳塞识别：船舶机舱会产生110-120分贝的噪音，对人的耳朵来说强度很大。即使暴露在这种噪音里几分钟也会导致头痛，烦躁，有时还会导致部分或完全丧失听力。在船上使用耳罩或耳塞，能将噪音降低到可承受的分贝值；

2.7、安全带识别：例行的船上作业包括维护和漆刷高处设备表面，这要求船员到达那些不易接近的地方。为了避免从高处坠落，就必须使用安全带。安全带的一端系在作业人员身上，另一端系在牢固的地方；

2.8、呼吸面罩识别：在喷漆或清理诸如积碳这种微小的有害物质时，如果直接吸入将对人体产生害。为了避免这种情况，应使用防护面罩遮挡，防止有害物质的影响；

2.9、焊接面罩：焊接是船上结构维修的一种常见操作。焊工会使用焊接面罩保护眼睛不直接接触焊接火花产生的紫外线。

船舱未覆盖识别对船舶封仓情况进行识别，当发现未封仓或封仓不规范船舶时，触发告警。船舶AIS未开机识别对监控范围内船舶与AIS信息记录对比，对未开启AIS的船舶触发告警。

多功能数据采集分析系统，集视频监控、图像识别、算法分析、边缘计算等于一体，实现全面数据采集分析和监控，可实时采集船舶运行过程中的视频数据，全程跟踪监控船舶作业过程，并与图像识别、人工智能技术深入融合，定制化植入人脸识别算法、防护装备识别算法等，为系统实现自动安全预警提供算法基础，实现船舶安全管理从信息化向智能化发展。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。