船用光电跟踪监视系统在海上救助作业中的应用
林全坤
摘 要：船用光电跟踪监视系统广泛应用于海上搜救、险情监控、导航和调查取证等方面。本文主要阐述船用光电跟踪系统的性能特点，结合具体的救助案例，论述了设备在救助作业中的应用效果和注意事项。
关键词：光电跟踪监视系统；救助船舶；海上救助作业；搜寻定位；环境观测；风险评估
中图分类号：U676 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）5-0032-02
随着“21世纪海上丝绸之路”倡议的推进和海洋强国战略的实施，对海上应急保障工作提出了新的更高的要求。船用光电跟踪监视系统广泛应用于特殊环境下的海上救助之中，发挥了应有的作用。笔者结合救助案例介绍船用光电系统的性能特点和在救助作业中的应用效果。
1 船用光电跟踪监视系统的组成结构
船用光电跟踪监视系统（HEOS-300）是通过安装在甲板指向器内的摄像系统获取目标的视频图像，视频信号输出给电视跟踪处理器中的图像采集卡，对模拟信号进行数字化处理，用以计算目标和视场中心的偏离量、另外输出给硬盘录像机，达到实时记录取证。
光电跟踪监视系统主要由舱外光电指向器、舱内控制台和对外接口装置等构成（见图1）。
2 船用光电跟踪监视系统的功能特点
镜头电动变倍、调焦功能。能捕获和自动跟踪目标，采用变焦变距实现了远距离观测，能够实现远距离的对作业环境进行详细的跟踪观测，以便正确全面的进行风险评估。
良好的视轴稳定功能。利用陀螺稳定能够有效隔离船舶的摇晃，从而保持光电摄像系统的稳定，得到稳定清晰的图像，并保证目标图像始终在监视屏幕上，不易丢失。
可接收本船雷达、GPS、电罗经发送出的串行数据。通过串行数据可以解算出目标地理位置，叠加在取证图像上，在录像中可将事件发生的日期、事件和地点自动叠录在一起，实现了图像信息多因素的集中化。
具有实时记录视频图像和图片的功能。将多个传感器收集的图像信息，经数字化处理、压缩后储存在计算机硬盘里。存储后的图像信息，可在计算机上回放。
具有联网的功能。通过卫星通讯，可以和地面进行信息互联，为船舶在救助过程中提供了有力的岸基支持，能够及时获得相关专家的技术指导。
3 船用光电跟踪监视系统在救助案例中的应用效果
3.1海面物标搜寻
救助船舶在最短时间内搜寻到遇险船舶和人员是救助成功的关键。在以往的救助中，搜寻方法主要通過肉眼、望远镜、夜视仪、雷达等，受海洋气象影响较大。运用光电跟踪监视系统，可以保证搜寻距离，同时受风浪的影响较小，发现物标后又可以迅速锁定跟踪，防止物标再次丢失。
夜晚搜寻，利用热像仪根据热源搜寻物标。热成像技术是一种被动红外夜视技术，是利用自然界物体不同部位红外热辐射强度的不同来形成图像，它根据目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差来发现目标。红外热成像由于不随周围光照条件的变化而变化，所以可适用于白天黑夜，以及雾天、阴雨天等恶劣环境下提供视频图像，弥补了夜间视觉受限的缺陷。船用光电跟踪监视系统配备制冷热像仪，效果更好。2016年7月22日，“北海救131”轮接到遇险信息，一艘小型无名船舶在栾家口附件海域因能见度不良而迷航，救助船舶到达事发海域后，因受大雾影响，能见不度不足50米，果断开启光电跟踪系统，运用系统的透雾功能进行海面搜寻，成功搜寻到遇险船舶，救助2名遇险人员。
3.2事故现场周围环境的观测分析
海上情况复杂多变，事故现场存在诸多不确定因素，如果不能对作业现场进行有效风险分析评估，贸然接近事故现场往往或发生次生灾害，如翻扣的渔船，其周围往往有散落的渔网、缆绳、网锚等碍航物，近距离接近极有可能导致救助船舶螺旋桨绞缠风险。再如临近养殖区域的救助，其周围存在大量养殖网箱、养殖底索等碍航物，对救助船舶存在很大安全威胁。诸如此类，光电跟踪监视系统的变焦变距性能得以充分发挥，通过变焦变距对事故现场周围环境进行远距离详细观测，为做好风险防控提供依据。
3.3险情监控和判别
2017年3月19日，油轮“兴龙舟569”轮航行至石岛港南约90海里处时发生爆炸失火事故，船上16人危在旦夕。时值午夜，难船内部情况较复杂，且油船在爆炸后极有可能再次发生爆炸，如果此时贸然派人前往难船探火，危险性极高。“北海救112”轮，启用船舶光电跟踪设备，利用光电跟踪系统红外热成像功能，在安全距离范围内观测难船，迅速确定失火部位为货油卸货管路，并在持续观察中及时发现了高温货油管路断裂口处的闪燃现象。据此，“北海救112”轮及时对失火部位和高温部位采取灭火及降温措施，由于探测位置精确，难船的火情迅速得到有效控制，第二天用泡沫将火完全扑灭，取得救助成功。
能见度不良时，特别是在夜间利用制冷红外热像仪，可在3海里范围内完全漆黑环境中呈现彩热或黑白成像并可以清晰显示出物标轮廓，依据色彩差异可以轻松辨别夜间物标，此功能在救助过程中非常实用，有极强的可操作性。在救助失火船舶发生时，可利用红外成像系统配合激光照明器对船舶失火部位做出大致判断，有利于制定更加科学合理的救助方案，提高救助效率和成功率。
3.4救助作业调查和取证
大风浪救助作业风险极大。以往救助过程中，要同时做好图片、视频等证据资料收集工作。光电跟踪监视系统具备此项功能，一是系统接入雷达信号，在雷达上用ARPA标绘物标后，在显示页面下方的雷达物标界面即同步显示，点击物标，镜头自动摆到相应方位，便于查找物标，并能连续进行跟踪。二是在对物标实施监控的同时，可以根据使用者的需要保存录像和图像资料，系统将自动将资料存储于主机硬盘中，使用者可随时调取，因系统内存有限，管理人员要定期将资料导出备份。使用此功能时，图像子系统开启后，将在视频监视窗口中显示出昼光摄像机的数字视频，或者显示红外热像仪的模拟视频，可以是彩色或黑白图像。在视频图像上会叠加一些有用的信息，这些叠加信息不仅出现在软件界面上，还出现在照片和录像里，可作为重要的取证依据。
3.5复杂水域导航
救助船舶赶往救助现场途中，经常经过养殖区、船舶密集区、冬季的冰区等复杂水域，保障船舶自身航行安全面临很大挑战。运用光电跟踪系统的高倍摄像机和远红外功能，可直观明了地对当前海区水域情况进行查看。在远距离下，可以观测到附近海域碍航物的分布情况，特别是在夜间能见不良情况下，效果更加明显。本系统还具有透雾功能，能给船舶航行提供切实可行的安全保障。如2018年2月5日，“北海救112”轮在丹东港外开展巡航训练，受寒潮降温影响，港外附近海面结冰，给船舶航行带来很大困难，特别是在夜间能见度不良情况下，航行风险更大。针对此种情况，救助船舶利用光电跟踪系统，采取置冷和红外热成像，对海面进行照射，分析出冰区和可航区域，安全完成救助训练工作。
光电跟踪监视系统是先进的海上搜寻救助设备，多次在海上搜寻行动中发挥重要作用。当今科学日新月异，专业救助船舶要运用最新科技手段武装自己，不断提高海上应急救助能力，为建设海洋大国、海运强国贡献力量。
参考文献：
[1]崔晓红. 船用光电跟踪监视取证设备通讯系统的设计[D]. 华中科技大学， 2006.
[2] 丁军. 热成像技术及应用探究[J]. 中国公共安全， 2014（22）：58-60.
摘 要：船用光电跟踪监视系统广泛应用于海上搜救、险情监控、导航和调查取证等方面。本文主要阐述船用光电跟踪系统的性能特点，结合具体的救助案例，论述了设备在救助作业中的应用效果和注意事项。
关键词：光电跟踪监视系统；救助船舶；海上救助作业；搜寻定位；环境观测；风险评估
中图分类号：U676 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）5-0032-02
随着“21世纪海上丝绸之路”倡议的推进和海洋强国战略的实施，对海上应急保障工作提出了新的更高的要求。船用光电跟踪监视系统广泛应用于特殊环境下的海上救助之中，发挥了应有的作用。笔者结合救助案例介绍船用光电系统的性能特点和在救助作业中的应用效果。
1 船用光电跟踪监视系统的组成结构
船用光电跟踪监视系统（HEOS-300）是通过安装在甲板指向器内的摄像系统获取目标的视频图像，视频信号输出给电视跟踪处理器中的图像采集卡，对模拟信号进行数字化处理，用以计算目标和视场中心的偏离量、另外输出给硬盘录像机，达到实时记录取证。
光电跟踪监视系统主要由舱外光电指向器、舱内控制台和对外接口装置等构成（见图1）。
2 船用光电跟踪监视系统的功能特点
镜头电动变倍、调焦功能。能捕获和自动跟踪目标，采用变焦变距实现了远距离观测，能够实现远距离的对作业环境进行详细的跟踪观测，以便正确全面的进行风险评估。
良好的视轴稳定功能。利用陀螺稳定能够有效隔离船舶的摇晃，从而保持光电摄像系统的稳定，得到稳定清晰的图像，并保证目标图像始终在监视屏幕上，不易丢失。
可接收本船雷达、GPS、电罗经发送出的串行数据。通过串行数据可以解算出目标地理位置，叠加在取证图像上，在录像中可将事件发生的日期、事件和地点自动叠录在一起，实现了图像信息多因素的集中化。
具有实时记录视频图像和图片的功能。将多个传感器收集的图像信息，经数字化处理、压缩后储存在计算机硬盘里。存储后的图像信息，可在计算机上回放。
具有联网的功能。通过卫星通讯，可以和地面进行信息互联，为船舶在救助过程中提供了有力的岸基支持，能够及时获得相关专家的技术指导。
3 船用光电跟踪监视系统在救助案例中的应用效果
3.1海面物标搜寻
救助船舶在最短时间内搜寻到遇险船舶和人员是救助成功的关键。在以往的救助中，搜寻方法主要通過肉眼、望远镜、夜视仪、雷达等，受海洋气象影响较大。运用光电跟踪监视系统，可以保证搜寻距离，同时受风浪的影响较小，发现物标后又可以迅速锁定跟踪，防止物标再次丢失。
夜晚搜寻，利用热像仪根据热源搜寻物标。热成像技术是一种被动红外夜视技术，是利用自然界物体不同部位红外热辐射强度的不同来形成图像，它根据目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差来发现目标。红外热成像由于不随周围光照条件的变化而变化，所以可适用于白天黑夜，以及雾天、阴雨天等恶劣环境下提供视频图像，弥补了夜间视觉受限的缺陷。船用光电跟踪监视系统配备制冷热像仪，效果更好。2016年7月22日，“北海救131”轮接到遇险信息，一艘小型无名船舶在栾家口附件海域因能见度不良而迷航，救助船舶到达事发海域后，因受大雾影响，能见不度不足50米，果断开启光电跟踪系统，运用系统的透雾功能进行海面搜寻，成功搜寻到遇险船舶，救助2名遇险人员。
3.2事故现场周围环境的观测分析
海上情况复杂多变，事故现场存在诸多不确定因素，如果不能对作业现场进行有效风险分析评估，贸然接近事故现场往往或发生次生灾害，如翻扣的渔船，其周围往往有散落的渔网、缆绳、网锚等碍航物，近距离接近极有可能导致救助船舶螺旋桨绞缠风险。再如临近养殖区域的救助，其周围存在大量养殖网箱、养殖底索等碍航物，对救助船舶存在很大安全威胁。诸如此类，光电跟踪监视系统的变焦变距性能得以充分发挥，通过变焦变距对事故现场周围环境进行远距离详细观测，为做好风险防控提供依据。
3.3险情监控和判别
2017年3月19日，油轮“兴龙舟569”轮航行至石岛港南约90海里处时发生爆炸失火事故，船上16人危在旦夕。时值午夜，难船内部情况较复杂，且油船在爆炸后极有可能再次发生爆炸，如果此时贸然派人前往难船探火，危险性极高。“北海救112”轮，启用船舶光电跟踪设备，利用光电跟踪系统红外热成像功能，在安全距离范围内观测难船，迅速确定失火部位为货油卸货管路，并在持续观察中及时发现了高温货油管路断裂口处的闪燃现象。据此，“北海救112”轮及时对失火部位和高温部位采取灭火及降温措施，由于探测位置精确，难船的火情迅速得到有效控制，第二天用泡沫将火完全扑灭，取得救助成功。
能见度不良时，特别是在夜间利用制冷红外热像仪，可在3海里范围内完全漆黑环境中呈现彩热或黑白成像并可以清晰显示出物标轮廓，依据色彩差异可以轻松辨别夜间物标，此功能在救助过程中非常实用，有极强的可操作性。在救助失火船舶发生时，可利用红外成像系统配合激光照明器对船舶失火部位做出大致判断，有利于制定更加科学合理的救助方案，提高救助效率和成功率。
3.4救助作业调查和取证
大风浪救助作业风险极大。以往救助过程中，要同时做好图片、视频等证据资料收集工作。光电跟踪监视系统具备此项功能，一是系统接入雷达信号，在雷达上用ARPA标绘物标后，在显示页面下方的雷达物标界面即同步显示，点击物标，镜头自动摆到相应方位，便于查找物标，并能连续进行跟踪。二是在对物标实施监控的同时，可以根据使用者的需要保存录像和图像资料，系统将自动将资料存储于主机硬盘中，使用者可随时调取，因系统内存有限，管理人员要定期将资料导出备份。使用此功能时，图像子系统开启后，将在视频监视窗口中显示出昼光摄像机的数字视频，或者显示红外热像仪的模拟视频，可以是彩色或黑白图像。在视频图像上会叠加一些有用的信息，这些叠加信息不仅出现在软件界面上，还出现在照片和录像里，可作为重要的取证依据。
3.5复杂水域导航
救助船舶赶往救助现场途中，经常经过养殖区、船舶密集区、冬季的冰区等复杂水域，保障船舶自身航行安全面临很大挑战。运用光电跟踪系统的高倍摄像机和远红外功能，可直观明了地对当前海区水域情况进行查看。在远距离下，可以观测到附近海域碍航物的分布情况，特别是在夜间能见不良情况下，效果更加明显。本系统还具有透雾功能，能给船舶航行提供切实可行的安全保障。如2018年2月5日，“北海救112”轮在丹东港外开展巡航训练，受寒潮降温影响，港外附近海面结冰，给船舶航行带来很大困难，特别是在夜间能见度不良情况下，航行风险更大。针对此种情况，救助船舶利用光电跟踪系统，采取置冷和红外热成像，对海面进行照射，分析出冰区和可航区域，安全完成救助训练工作。
光电跟踪监视系统是先进的海上搜寻救助设备，多次在海上搜寻行动中发挥重要作用。当今科学日新月异，专业救助船舶要运用最新科技手段武装自己，不断提高海上应急救助能力，为建设海洋大国、海运强国贡献力量。
参考文献：
[1]崔晓红. 船用光电跟踪监视取证设备通讯系统的设计[D]. 华中科技大学， 2006.
[2] 丁军. 热成像技术及应用探究[J]. 中国公共安全， 2014（22）：58-60.
