1、1灯塔环境远程监控系统建设的分析与探索摘 要：灯塔是海上船舶的航行指向标，是海上交通基础设施的重要组成部分。本文从灯塔环境远程监控系统建设的必要性和可行性入手，探索如何建设灯塔环境远程监控系统。 关键词：灯塔 远程 监控系统 灯塔是海上船舶的航行指向标，是海上交通基础设施的重要组成部分。当前，遥测遥控技术已基本实现对航标效能的远程监测及部分功能的远程控制，但灯塔周边环境监控和综治管理仍需靠人工管理实现。本文从灯塔环境远程监控系统建设的必要性和可行性入手，探索如何建设灯塔环境远程监控系统。 1.灯塔环境远程监控系统建设的必要性分析 （1）有利于缓解航保一线人力资源矛盾。由于灯塔所在地较为偏僻或位
2、于岛屿，传统的日常管理均需通过灯塔工的值守来实现，存在交通不便、无市电接入等困难，既浪费人力资源，且对灯塔工及设备设施造成一定的安全隐患。尤其在一线人员老化、人手紧缺的现状下，借助信息化手段改变传统管理模式，实现灯塔无人值守，既是形势所需，也是大势所趋。建设灯塔环境远程监控系统，有助于强化航标日常管理、减轻一线作业强度、降低人力资源成本。 （2）有利于降低灯塔及周边综治消防管理风险。随着休闲旅游尤其是海岛旅游产业的发展，灯塔及其周边原生态的环境逐渐被旅游及摄影2爱好者发掘，近年来经常出现旅游人员在灯塔周边进行烧烤，甚至翻越灯塔外围墙壁或破坏进出灯塔的门锁的情况。迫切需要加强对无人值守灯塔的远程
3、监控，以强化灯塔日常管理，降低管理风险和责任风险。 （3）有利于强化灯塔周边海上交通管理。灯塔周边一般为海上航路。利用灯塔的远程监控设备可以延伸到灯塔周边几海里乃至更远海面的航道，全天候实时监控航道上航标运行状态、过往船只航行状况及海面污染情况，为航道畅通和安全提供良好的保障。 2.灯塔环境远程监控系统建设的可行性分析 当前，监控系统已应用广泛，并朝多元化、精细化、智能化发展，红外线、长焦距、高清晰度等摄像设备的技术也已成熟。由于灯塔所处位置特殊，如何解决灯塔无市电供应及无有线网络接入，是建设灯塔环境远程监控系统的关键点。 （1）运用无线传输技术解决无有线网络信号接入的问题。对灯塔周边环境实行
4、实时监控，监控图像需实时传输到航标管理部门。为此，可选择基于 5.8G 的微波无线传输系统或基于通信运营商的 3G/4G 无线传输系统这两种无线传输方式，解决网络信号传输问题。 一是采用基于 5.8G 的微波无线传输系统。由于灯塔一般位于岛屿高点或临海突出角且塔身较高，周边无遮挡物，与周边的通信基站也较近。因此，位于离岸较近海岛或临海突出角的灯塔可采用 5.8G 微波无线传输系统，将视频信号传输到周边有基于运营商的宽带接入或光纤接入的地方，再经网络传输到监控中心。其优点是信号较稳定，但造价较高，且存在需协调微波安装地点和设备耗电量较大的问题。 3二是采用基于通信运营商的 3G/4G 无线传输系
5、统。离岸较远或周边遮挡物较多的灯塔，可采用 3G/4G 无线传输系统进行传输。由于视频信号传输流量较大，而目前 3G/4G 流量资费较贵，需将数据存储在硬盘录像机中，每天定时传输数据，也可根据需求不定时调用监控资料。其优点是安装简便，但传输费用较贵，且受制于 3G/4G 信号的稳定性。 三是采用基于 5.8G 的微波无线传输系统与基于通信运营商的 3G/4G无线传输系统相结合方式。采用上述两种传输系统均有其优缺点，为更好地保障信号传输，可采用上述两种传输系统相结合的方式同时接入，实现双网保障功能，提升网络稳定性。 （2）运用清洁能源解决无市电供应问题。按照航标法律法规规定，灯塔周边除灯守房等附
6、属建筑外，一般无其他建筑。因此，可根据系统用电量需求，在灯塔周边选址建设太阳能、风能等清洁能源系统，通过风能、太阳能等发电装置发电后，将电量存储至蓄电池组，以供监控系统使用。 一是采用太阳能供电系统。因当前无市电供应的灯塔一般均采用太阳能供电，且经过多年试验已较为成熟。因此可在原有灯塔供电系统上进行扩容或新建一套太阳能供电系统，以满足监控系统使用。其优点是技术成熟、安装简便、价格较低，但发电效率不高，如需较大用电量时，占用较大面积，且出现长时间的阴雨天气时难以有效发电。 二是采用风能供电系统。因灯塔所在区域一般较高、无遮挡，为风力发电提供了较好的条件。当前小型风力发电机的技术已基本成熟且应用日
7、渐广泛，可根据灯塔所在地的风玫瑰图，选择较佳方位安装。其优4点是占地较小，安装简便，但价格较高，且存在台风等极端风力下会出现自我保护而停止工作及闷热无风情况下发电量难以满足需求的情况。 三是采用风光互补供电系统。即采用太阳能和风能两种方式相结合，同时接入同一蓄电池组的供电系统，夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下，两者同时发挥作用，进一步提高供电系统的稳定性和可靠性，实现全天候的发电功能，且其中一套损坏或出现极端天气时，保持供电系统继续工作。 3.灯塔环境远程监控系统建设方案 （1）设计思路。监控系统由前端监控系统、无线传输系统、后端管理中心构成（见图 1
8、） 。其中，前端监控系统由网络摄像机和网络球机等视频采集设备组成，采集视频信息后，再通过具备 3G/4G 信号传输功能的 NVR（网络硬盘录像机）或微波系统，将信号传输至运营商 3G/4G 基站，实现与后端管理中心的信号传输。前端监控系统及无线传输系统所需电源供应通过风光互补供电系统解决（见图 2） 。 （2）前端监控系统建设方案。前端监控系统可采用球机和固定摄像机两种视频采集设备，但由于处于高盐、高湿、空旷的场所，因此视频采集设备需具备防腐蚀及镜头清洗功能，并配套做好设备固定、防雷及电源稳压等保护措施。在建设位置上，球机可安装在灯塔平台外部，利用球机转动半径监控灯塔周边环境及航道情况。固定摄
9、像机可根据实际情况安装，如可在灯笼内部布设，监控灯器灯光运转情况；有灯守房或AIS 基站的灯塔，还可在灯守房和 AIS 基站机房内部安装，监控灯守房和AIS 基站的设备运行情况。由于多台摄像设备会造成用电量的叠加，因此，5应在满足监控需求的基础上，尽量控制摄像设备数量。 （3）无线传输系统建设方案。无线传输系统采用 5.8G 微波和 3G/4G网络相结合方式，微波无线传输及 3G/4G 网络可根据现场踏勘和信号测试后选择合适的运营商合作。微波设备可根据灯塔所在位置及周边有基于通信运营商的宽带接入或者光纤接入的地方，分别选取合适方位进行点对点对射安装。同时，选取具备 3G/4G 无线传输功能的网
10、络硬盘录像机，并安装于灯塔内部。微波传输系统接入具备 3G/4G 无线传输功能的网络硬盘录像机，实现视频图像处理、视频图像传输、录像记录保存、报警信息采集等功能。 （4）后端管理中心建设方案。后端管理中心可使用监控系统的配套软件，通过监控平台、PC 客户端和手机客户端，获取前端设备的实时视频和历史录像，以及对前端设备状态进行查询和管理。如单位原已建有监控系统和平台，可接入原监控系统和平台实行统一管理。 （5）电源供应系统建设方案。设备电源供应系统采用风光互补方式，依据前端监控系统和网络硬盘录像机的用电量情况，考虑连续阴雨天和台风等极端恶劣天气无法充电的因素进行建设，并做好防雷措施。如摄像设备较少且整体用电量不大，则可采购风光互补一体成型的设备进行供电，如高速公路上风光互补路灯及监控设备。如一体成型设备无法满足，则需选取较大发电功能的风能发电设备和太阳能发电设备，同时接入风光互补控制器，再接入电池组，为监控设备供电。电池组的容量应比实际使用电量大数倍，以发电装置出现故障或恶劣天气无法充电。电源供应系统建议不并入灯塔原有电源供应系统，以消除监控系统电源供6应对灯塔原电源供应系统的影响。
