一種融合多種數(shù)據(jù)源的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)控方法及監(jiān)管系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及的是一種融合多種數(shù)據(jù)源的在航船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)控方法及監(jiān)管系統(tǒng)，其方法步驟：（1）激光掃描船舶；（2）觸發(fā)RFID系統(tǒng)讀取船舶射頻標(biāo)簽信息以及拍攝視頻圖像；（3）岸基RFID閱讀器與船舶建立匹配關(guān)系；（4）激光采集船舶信息；（5）被測(cè)船舶數(shù)據(jù)信息的判斷，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；（6）人工干預(yù)測(cè)量結(jié)果。其系統(tǒng)包括多個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)以及通過(guò)局域網(wǎng)與多個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)通訊的數(shù)據(jù)中心室以及監(jiān)控客戶(hù)端和業(yè)務(wù)客戶(hù)端；本發(fā)明融合了來(lái)自于RFID、視頻圖像和激光三種技術(shù)數(shù)據(jù)源，對(duì)于內(nèi)河航道中船舶的身份、物理尺寸、航行狀況及運(yùn)載貨物等實(shí)際情況建立唯一的抽象數(shù)據(jù)描述，實(shí)現(xiàn)航道和海事等部門(mén)全面、實(shí)時(shí)、有效的監(jiān)管在航船舶，為其綜合管理提供元數(shù)據(jù)支持。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種融合多種數(shù)據(jù)源的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)控方法及監(jiān)管系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種融合多種數(shù)據(jù)源的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)管系統(tǒng)及其方法，具體是融合了來(lái)自于RFID、視頻圖像和激光三種技術(shù)數(shù)據(jù)源的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)控方法及監(jiān)管系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水上交通運(yùn)輸作為一種古老的方式，由于其運(yùn)量大，能耗低，污染少等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)越來(lái)越引起人們的關(guān)注和重視。如何改善水上交通狀況，降低船舶交通事故的發(fā)生率，受到海事機(jī)構(gòu)和港航部門(mén)的高度重視，許多專(zhuān)家、學(xué)者也進(jìn)行了大量的研究。目前，為了提高船舶航行的安全性，相關(guān)部門(mén)加強(qiáng)了對(duì)船舶監(jiān)管力度，而首先要解決的問(wèn)題是如何對(duì)在航船舶的交通量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，尤其是對(duì)船舶流量的監(jiān)測(cè)。現(xiàn)有的船舶監(jiān)測(cè)技術(shù)受到許多因素的限制，在應(yīng)用中尚存在許多不足之處，在多數(shù)情況下還不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、全天候的船舶自動(dòng)監(jiān)測(cè)，因此迫切需要新的可行的技術(shù)來(lái)解決船舶類(lèi)型、船長(zhǎng)、船寬、船速、吃水、總噸位、實(shí)載貨量的監(jiān)測(cè)問(wèn)題。
[0003]中國(guó)專(zhuān)利號(hào)ZL 201220683562.7在2013年6月26日公開(kāi)了一種監(jiān)測(cè)內(nèi)河航道船舶交通量的系統(tǒng)，其是基于岸基的主動(dòng)掃描檢測(cè)，以激光測(cè)量為手段，船舶特征識(shí)別為基礎(chǔ)，對(duì)激光傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析和計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的類(lèi)型、船長(zhǎng)、船寬、船速、吃水、總噸位、實(shí)載貨量等數(shù)據(jù)的不間斷監(jiān)測(cè)，該技術(shù)解決的是船舶的實(shí)際物理屬性，但是不能確定船舶身份。
[0004]雖然目前已經(jīng)有多種方式可以實(shí)現(xiàn)船舶的離岸身份識(shí)別(如GPS，AIS、RFID)。離岸身份識(shí)別技術(shù)可以離岸識(shí)別船舶身份，進(jìn)而能夠獲取船舶的登記尺度(包括船舶的長(zhǎng)度、寬度、噸位等)，但不能確定船舶的真實(shí)尺度，給檢管帶來(lái)了極大的不便，無(wú)法保障船舶的航向以及通行的安全監(jiān)管，易導(dǎo)致證照不符和超載等不安全隱患現(xiàn)象的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的提供一種提供融合了來(lái)自于RFID、視頻圖像和激光三種技術(shù)數(shù)據(jù)源的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)控方法及監(jiān)管系統(tǒng)，對(duì)于內(nèi)河航道中船舶的身份、物理尺寸、航行狀況及運(yùn)載貨物等實(shí)際情況建立唯一的抽象數(shù)據(jù)描述，實(shí)現(xiàn)航道和海事等部門(mén)全面、實(shí)時(shí)、有效的監(jiān)管在航船舶，為其綜合管理提供元數(shù)據(jù)支持。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
一種融合多種數(shù)據(jù)源的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)控方法，其方法步驟如下:
(1)激光掃描；當(dāng)船舶駛進(jìn)入激光檢測(cè)區(qū)域時(shí)，激光傳感器啟動(dòng)，掃描激光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)船舶船頭部位;
(2)觸發(fā)RFID系統(tǒng)讀取船舶射頻標(biāo)簽信息以及拍攝視頻圖像；當(dāng)激光傳感器掃描到船頭部位時(shí)，觸發(fā)最靠近激光檢測(cè)區(qū)域的RFID系統(tǒng)和攝像機(jī)運(yùn)行，RFID系統(tǒng)觸發(fā)岸基RFID閱讀器進(jìn)行掃描，當(dāng)RFID閱讀器獲取船舶標(biāo)簽ID，進(jìn)入步驟(3);否則進(jìn)入步驟(6);同時(shí)，前端工控機(jī)分別控制攝像機(jī)進(jìn)行對(duì)激光檢測(cè)區(qū)域船舶拍攝照片；
(3)岸基RFID閱讀器與船舶建立匹配關(guān)系；岸基RFID閱讀器獲取船舶標(biāo)簽ID后，與船舶建立匹配關(guān)系，獲取激光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)激光掃描的被測(cè)船舶標(biāo)簽ID ；
(4)激光采集船舶信息；當(dāng)船舶駛離激光檢測(cè)區(qū)域時(shí)，激光傳感器掃描船舶并采集船舶數(shù)據(jù)信息，并將船舶信息發(fā)送給前端工控機(jī)，前端工控機(jī)實(shí)時(shí)獲得該船舶的長(zhǎng)寬、吃水、航速、航向和實(shí)際載重噸位；
(5)被測(cè)船舶數(shù)據(jù)信息的判斷；對(duì)完成匹配的被測(cè)船舶，根據(jù)激光傳感器采集的被測(cè)船舶數(shù)據(jù)信息與RFID閱讀器閱讀的被測(cè)船舶標(biāo)簽ID數(shù)據(jù)信息相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，判斷RFID閱讀器閱讀的被測(cè)船舶標(biāo)簽ID數(shù)據(jù)信息是否真實(shí)信息；
當(dāng)激光傳感器和RFID閱讀器所采集的被測(cè)船舶相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息之間的偏差率小于或等于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則認(rèn)定激光傳感器測(cè)量出的數(shù)據(jù)與RFID閱讀器記載的被測(cè)船舶數(shù)據(jù)為一致的，此時(shí)，以RFID閱讀器記載的被測(cè)船舶數(shù)據(jù)來(lái)作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以提高船舶參數(shù)觀測(cè)的精度；
當(dāng)激光傳感器和RFID閱讀器所采集的被測(cè)船舶相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息之間的偏差率大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則認(rèn)定激光傳感器測(cè)量出的數(shù)據(jù)與RFID閱讀器記載的被測(cè)船舶數(shù)據(jù)之間至少有一個(gè)數(shù)據(jù)為不真實(shí)數(shù)據(jù)，則生成告警信息，進(jìn)入步驟(6)；
(6)實(shí)時(shí)告警，信息推送；攝像機(jī)拍攝后圖像數(shù)據(jù)將與激光掃描的船舶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，船舶身份和船舶物理屬性建立明確關(guān)系后，圖像數(shù)據(jù)作為直觀的現(xiàn)場(chǎng)情況記錄，以圖像數(shù)據(jù)做對(duì)比核對(duì)測(cè)量結(jié)果是否為真實(shí)數(shù)據(jù)；當(dāng)存在大船小證、證照不符的情況，實(shí)時(shí)生成告警信息，并推送給現(xiàn)場(chǎng)管理人員，以便管理人員人工核查或派人員上船稽查，以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量被測(cè)船舶的數(shù)據(jù)信息為真實(shí)數(shù)據(jù)作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。。
[0007]所述步驟(3)中，所述岸基RFID閱讀器與船舶建立匹配的方法為:
將激光傳感器的位置換算為世界標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)，然后結(jié)合被測(cè)船舶反射激光信號(hào)的角度、距離，計(jì)算出船舶相對(duì)于激光傳感器的偏移量，從而獲得激光感知體系中的被測(cè)船舶的坐標(biāo)信息；
將RFID閱讀器的位置換算為世界標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)，當(dāng)讀取到船舶的有效RFID標(biāo)簽信息時(shí)，根據(jù)激光傳感器獲得激光感知體系中的被測(cè)船舶的坐標(biāo)信息，RFID系統(tǒng)通過(guò)AGC (AutomaticGain Control,自動(dòng)增益控制)進(jìn)一步的縮小RFID閱讀器的射頻覆蓋范圍，并將讀取到的最終被測(cè)船舶標(biāo)簽ID信息的功率數(shù)值轉(zhuǎn)換為射頻覆蓋半徑，從而確定被測(cè)船舶相應(yīng)世界坐標(biāo)的范圍；然后RFID閱讀器獲得被測(cè)船舶信息與激光感知體系中的船舶信息進(jìn)行匹配。
[0008]所述步驟(3)中，在RFID閱讀器獲得被測(cè)船舶信息與激光感知體系中的船舶信息進(jìn)行匹配前，如果RFID閱讀器掃描的激光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)只有一條船舶的RFID標(biāo)簽，則RFID閱讀器獲得被測(cè)船舶信息與激光傳感器測(cè)量出的數(shù)據(jù)建立匹配關(guān)系；
如果RFID閱讀器掃描的激光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)有多條船舶的RFID標(biāo)簽，則利用上下游RFID閱讀器的數(shù)據(jù)，確定船舶航向，如果激光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)同向船舶只有一條，則RFID閱讀器獲得船舶數(shù)據(jù)與激光傳感器測(cè)量出的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配；
如果激光檢測(cè)區(qū)域有多條同向船舶被檢測(cè)出，同時(shí)該激光檢測(cè)區(qū)域存在多條船舶的RFID標(biāo)簽，則需要根據(jù)下個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，或者利用內(nèi)河船舶的相對(duì)固定性，多次識(shí)別匹配。
[0009]所述步驟(5)中，被測(cè)船舶相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息為船舶的長(zhǎng)寬、吃水、航速和載重噸位。
[0010]所述步驟(2)中，當(dāng)上行被測(cè)船舶頭部在攝像機(jī)攝像標(biāo)志位，被激光器發(fā)射的激光切到時(shí)，前端工控機(jī)分別控制兩個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行對(duì)被測(cè)船舶拍攝照片；
當(dāng)下行被測(cè)船舶尾部在攝像機(jī)攝像標(biāo)志位，被激光器發(fā)射的激光切到時(shí)，前端工控機(jī)分別控制兩個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行對(duì)被測(cè)船舶拍攝照片。
[0011]所述步驟(5)中，所述偏差率為激光傳感器和RFID閱讀器所采集的被測(cè)船舶相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息之間的差值，與激光傳感器所采集的被測(cè)船舶相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的百分比值；所述預(yù)設(shè)閾值為5%?10%。
[0012]一種利用上述監(jiān)控方法的融合多種數(shù)據(jù)源的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，其包括多個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)以及通過(guò)局域網(wǎng)與多個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)通訊的數(shù)據(jù)中心室以及用于監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)的監(jiān)控客戶(hù)端和用于數(shù)據(jù)匯總顯示、統(tǒng)計(jì)分析處理的業(yè)務(wù)客戶(hù)端；所述監(jiān)控站點(diǎn)包括:
多個(gè)激光傳感器，用于船舶掃描；
多個(gè)RFID閱讀器，用于激光傳感器掃描后對(duì)被測(cè)船舶射頻標(biāo)簽的讀取；
一前端工控機(jī)，用于激光數(shù)據(jù)的處理、RFID數(shù)據(jù)的讀取和匹配；
多個(gè)攝像機(jī)，用于激光傳感器掃描后拍攝被測(cè)船舶照片，提供圖像取證和船舶裝載貨物的物種識(shí)別；
所述攝像機(jī)、激光傳感器和RFID讀卡器均與前端工控機(jī)相連接，所述數(shù)據(jù)中心室、監(jiān)控客戶(hù)端和業(yè)務(wù)客戶(hù)端均通過(guò)局域網(wǎng)與前端工控機(jī)相通訊。
[0013]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)中心室包括主服務(wù)器和用于提供主服務(wù)器調(diào)用的數(shù)據(jù)庫(kù)；所述主服務(wù)器包括數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，噸位計(jì)算服務(wù)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器和統(tǒng)計(jì)分析服務(wù)器；根據(jù)所部署的流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，可選擇四種服務(wù)器角色分開(kāi)部署或在一臺(tái)服務(wù)器上部署四種角色。所述監(jiān)控客戶(hù)端連接主服務(wù)器，用于監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)。
[0014]作為優(yōu)選，所述激光傳感器和攝像機(jī)均設(shè)置有兩臺(tái)；所述RFID閱讀器設(shè)置有三臺(tái)，其中包括最靠近激光檢測(cè)區(qū)域并可被動(dòng)觸發(fā)的第一 RFID閱讀器和兩臺(tái)分布在上下游并以固定周期主動(dòng)獲取RFID標(biāo)簽的第二 RFID閱讀器，便于使用和監(jiān)管。
[0015]作為優(yōu)選，所述船舶信息為船舶的長(zhǎng)寬、吃水、航速、航向和實(shí)際載重噸位信息。
[0016]本發(fā)明通過(guò)上述系統(tǒng)和監(jiān)管方法，能夠?qū)τ趦?nèi)河航道中船舶的身份、物理尺寸、航行狀況及運(yùn)載貨物等實(shí)際情況建立唯一的抽象數(shù)據(jù)描述。實(shí)現(xiàn)航道和海事等部門(mén)全面、實(shí)時(shí)、有效的監(jiān)管在航船舶，為其綜合管理提供元數(shù)據(jù)支持。保障船舶的航向以及通行的安全監(jiān)管，避免證照不符和超載等不安全隱患現(xiàn)象的發(fā)生。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明；
圖1為本發(fā)明的融合多種數(shù)據(jù)源的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)管系統(tǒng)的物理拓?fù)鋱D；
圖2為本發(fā)明的船頭進(jìn)入檢測(cè)區(qū)示意圖；
圖3為本發(fā)明的船身進(jìn)入檢測(cè)區(qū)示意圖；
圖4為本發(fā)明的船尾進(jìn)入檢測(cè)區(qū)示意圖；
圖5為本發(fā)明的攝像機(jī)攝像檢測(cè)示意圖； 圖6為本發(fā)明的監(jiān)控頁(yè)面展示效果圖；
圖7為本發(fā)明拍攝船舶的效果圖；
圖8為本發(fā)明拍攝船舶側(cè)面的效果圖；
圖9為本發(fā)明融合多種數(shù)據(jù)源的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)管系統(tǒng)船舶識(shí)別匹配過(guò)程示例?！揪唧w實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0019]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明是融合了來(lái)自于RFID、視頻圖像和激光傳感器三種技術(shù)數(shù)據(jù)源的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)控方法及監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)是基于岸基的主動(dòng)掃描檢測(cè)，以激光測(cè)量為手段，船舶特征識(shí)別為基礎(chǔ)，對(duì)激光傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析和計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的類(lèi)型、船長(zhǎng)、船寬、船速、吃水、總噸位、實(shí)載貨量等數(shù)據(jù)的不間斷監(jiān)測(cè)，并通過(guò)檢測(cè)確定船舶身份。整個(gè)系統(tǒng)由監(jiān)控站點(diǎn)和數(shù)據(jù)中心室兩大部分組成；其具體包括:其包括多個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)以及通過(guò)局域網(wǎng)與多個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)通訊的數(shù)據(jù)中心室以及用于監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)的監(jiān)控客戶(hù)端和用于數(shù)據(jù)匯總顯示、統(tǒng)計(jì)分析處理的業(yè)務(wù)客戶(hù)端。
[0020]本實(shí)施例中，監(jiān)控站點(diǎn)包括兩臺(tái)激光傳感器、三套R(shí)FID讀卡器、一臺(tái)前端工控機(jī)、兩臺(tái)攝像機(jī)。其中，RFID閱讀器；
RFID又名無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)，是非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，即通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信對(duì)目標(biāo)加以識(shí)別，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、物流供應(yīng)鏈等領(lǐng)域。
[0021]通過(guò)在激光檢測(cè)區(qū)域的航道一側(cè)相隔架設(shè)三套有源RFID閱讀器，解決RFID數(shù)據(jù)的無(wú)向性。最靠近激光檢測(cè)區(qū)域的第一 RFID閱讀器可以被動(dòng)觸發(fā)，另兩臺(tái)分布在上下游的第二 RFID閱讀器以固定周期主動(dòng)獲取RFID標(biāo)簽。
[0022]本實(shí)施例中，兩臺(tái)激光傳感器1、三套R(shí)FID讀卡器2、一臺(tái)前端工控機(jī)4和兩臺(tái)攝像機(jī)3之間都通過(guò)RJ45網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)連入局域網(wǎng)，攝像機(jī)、激光傳感器和RFID讀卡器均與前端工控機(jī)相連接，所述數(shù)據(jù)中心室、監(jiān)控客戶(hù)端8和業(yè)務(wù)客戶(hù)端9均通過(guò)RJ45網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)與前端工控機(jī)4相通訊。兩臺(tái)激光傳感器I用于船舶掃描，前端工控機(jī)4用于激光數(shù)據(jù)的處理、RFID數(shù)據(jù)的讀取和匹配。
[0023]數(shù)據(jù)中心室包括主服務(wù)器6和用于提供主服務(wù)器6調(diào)用的數(shù)據(jù)庫(kù)7 ;主服務(wù)器6包括四種服務(wù)器角色:數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，噸位計(jì)算服務(wù)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器和統(tǒng)計(jì)分析服務(wù)器；根據(jù)所部署的流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，可選擇四種服務(wù)器角色分開(kāi)部署或在一臺(tái)服務(wù)器上部署四種角色。所述監(jiān)控客戶(hù)端連接主服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，用于監(jiān)管系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)；業(yè)務(wù)客戶(hù)端9用于數(shù)據(jù)匯總顯示、統(tǒng)計(jì)分析處理。
[0024]本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)上述系統(tǒng)的監(jiān)管方法，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:
(1)激光掃描；當(dāng)船舶駛進(jìn)入激光檢測(cè)區(qū)域時(shí)，激光傳感器I啟動(dòng)，掃描激光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)被測(cè)船舶船頭部位；
(2)觸發(fā)RFID系統(tǒng)讀取船舶射頻標(biāo)簽信息以及拍攝視頻圖像；當(dāng)垂直于水面的激光傳感器I掃描到船頭部位時(shí)，觸發(fā)最靠近激光檢測(cè)區(qū)域位于岸基的第一 RFID讀卡器和攝像機(jī)3運(yùn)行，岸基的第一 RFID閱讀器進(jìn)行掃描，當(dāng)?shù)谝?RFID閱讀器獲取被測(cè)船舶5的標(biāo)簽ID，進(jìn)入步驟(3);否則進(jìn)入步驟(6);同時(shí)，前端工控機(jī)4分別控制攝像機(jī)3進(jìn)行對(duì)激光檢測(cè)區(qū)域船舶拍攝圖像照片，作為直觀的現(xiàn)場(chǎng)情況記錄。
[0025]參見(jiàn)圖6至圖8，視頻圖像技術(shù)用于圖像取證和船舶裝載貨物的物種識(shí)別。當(dāng)上行船舶頭部在I號(hào)標(biāo)志位，被激光器發(fā)射的激光切到時(shí)，前端工控機(jī)分別控制兩個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行拍攝照片(船隊(duì)為圖片和視頻);當(dāng)下行船舶尾部在I號(hào)標(biāo)志位，被激光器發(fā)射的激光切到時(shí)，前端工控機(jī)分別控制兩個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行拍攝照片(船隊(duì)為圖片和視頻)。這樣可以保證無(wú)論船舶是何航向，都能在最好的位置拍攝到船艙照片和船舶全貌。拍攝后圖像將與激光掃描的船舶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。船舶身份和船舶物理屬性建立明確關(guān)系后，還需要圖像數(shù)據(jù)作為直觀的現(xiàn)場(chǎng)情況記錄。
[0026](3)岸基RFID閱讀器與船舶建立匹配關(guān)系；岸基的第一 RFID閱讀器獲取被測(cè)船舶5的船舶標(biāo)簽ID后，與船舶建立匹配關(guān)系，獲取激光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)激光掃描的被測(cè)船舶標(biāo)簽ID ;所述岸基的第一 RFID閱讀器與船舶建立匹配的方法為:
將激光傳感器的位置換算為世界標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)，然后結(jié)合被測(cè)船舶反射激光信號(hào)的角度、距離，計(jì)算出船舶相對(duì)于激光傳感器的偏移量，從而獲得激光感知體系中的被測(cè)船舶的坐標(biāo)信息；
將RFID閱讀器2的位置換算為世界標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)，當(dāng)讀取到船舶的有效RFID標(biāo)簽信息時(shí)，根據(jù)激光傳感器獲得激光感知體系中的被測(cè)船舶的坐標(biāo)信息，RFID系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)增益控制進(jìn)一步的縮小RFID閱讀器的射頻覆蓋范圍，并將讀取到的最終被測(cè)船舶標(biāo)簽ID信息的功率數(shù)值轉(zhuǎn)換為射頻覆蓋半徑，從而確定被測(cè)船舶相應(yīng)世界坐標(biāo)的范圍；然后RFID閱讀器獲得被測(cè)船舶信息與激光感知體系中的船舶信息進(jìn)行匹配，并按照以下匹配邏輯方法與激光感知體系中的船舶進(jìn)行匹配:
1.如果此時(shí)該區(qū)域內(nèi)只有一條船舶的RFID標(biāo)簽，則和激光傳感器測(cè)量出的數(shù)據(jù)建立匹配關(guān)系；
2.如果此時(shí)有多條船舶的RFID標(biāo)簽，則利用上下游RFID閱讀器的數(shù)據(jù)，確定船舶航向，如果同向船舶只有一條，也可以和激光傳感器測(cè)量出的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配；
3.如果船舶交通流量比較繁忙，激光檢測(cè)區(qū)域有多條同向船舶被檢測(cè)出，同時(shí)該區(qū)域存在多條船舶的RFID標(biāo)簽，則無(wú)法直接建立兩者的匹配關(guān)系，需要依賴(lài)下個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，或者利用內(nèi)河船舶的相對(duì)固定性，多次識(shí)別匹配。
[0027](4)激光采集船舶信息；當(dāng)船舶駛離激光檢測(cè)區(qū)域時(shí)，激光傳感器I掃描被測(cè)船舶5并采集被測(cè)船舶5的數(shù)據(jù)信息，并將被測(cè)船舶5的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給前端工控機(jī)4，前端工控機(jī)4實(shí)時(shí)獲得該船舶的長(zhǎng)寬、吃水、航速、航向和實(shí)際載重噸位。
[0028](5)被測(cè)船舶數(shù)據(jù)信息的判斷；對(duì)完成匹配的被測(cè)船舶，根據(jù)激光傳感器I采集的被測(cè)船舶數(shù)據(jù)信息與RFID閱讀器2閱讀的被測(cè)船舶標(biāo)簽ID數(shù)據(jù)信息相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)t匕，判斷RFID閱讀器2閱讀的被測(cè)船舶標(biāo)簽ID數(shù)據(jù)信息是否真實(shí)信息；
當(dāng)激光傳感器和RFID閱讀器所采集的被測(cè)船舶相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息之間的偏差率小于或等于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則認(rèn)定激光傳感器測(cè)量出的數(shù)據(jù)與RFID閱讀器記載的被測(cè)船舶數(shù)據(jù)為一致的，此時(shí)，以RFID閱讀器記載的被測(cè)船舶數(shù)據(jù)來(lái)作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以提高船舶參數(shù)觀測(cè)的精度；
當(dāng)激光傳感器和RFID閱讀器所采集的被測(cè)船舶相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息之間的偏差率大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則認(rèn)定激光傳感器測(cè)量出的數(shù)據(jù)與RFID閱讀器記載的被測(cè)船舶數(shù)據(jù)之間至少有一個(gè)數(shù)據(jù)為不真實(shí)數(shù)據(jù)，則生成告警信息，進(jìn)入步驟(6)；
(6)實(shí)時(shí)告警，信息推送；攝像機(jī)拍攝后圖像數(shù)據(jù)將與激光掃描的船舶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，船舶身份和船舶物理屬性建立明確關(guān)系后，圖像數(shù)據(jù)作為直觀的現(xiàn)場(chǎng)情況記錄，以圖像數(shù)據(jù)做對(duì)比核對(duì)測(cè)量結(jié)果是否為真實(shí)數(shù)據(jù)；當(dāng)存在大船小證、證照不符的情況，實(shí)時(shí)生成告警信息，并推送給現(xiàn)場(chǎng)管理人員，以便管理人員人工核查或派人員上船稽查，以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量被測(cè)船舶的數(shù)據(jù)信息為真實(shí)數(shù)據(jù)作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
[0029]如圖9所示，本發(fā)明的具體識(shí)別匹配過(guò)程實(shí)例:激光傳感器I始終對(duì)監(jiān)測(cè)水域進(jìn)行掃描，并將掃描數(shù)據(jù)回送到前端工控機(jī)4，當(dāng)被測(cè)船舶5進(jìn)入激光傳感器I的掃描范圍中，激光傳感器I的掃描數(shù)據(jù)將發(fā)生變化，前端工控機(jī)4對(duì)這一變化進(jìn)行處理，判斷是否這時(shí)航道中出現(xiàn)船舶。
[0030]當(dāng)確認(rèn)是船舶出現(xiàn)時(shí)，前端工控機(jī)4將同時(shí)啟動(dòng)3個(gè)進(jìn)程:
進(jìn)程一:記錄在激光掃描系統(tǒng)中被測(cè)船舶出現(xiàn)的位置，并持續(xù)掃描被測(cè)船舶，以獲得船舶多斷面輪廓數(shù)據(jù)；
進(jìn)程二:啟動(dòng)RFID閱讀器2讀取被測(cè)船舶RFID標(biāo)簽；
進(jìn)程三:啟動(dòng)攝像頭3拍攝被測(cè)船舶照片(或視頻)。
[0031]進(jìn)程一由激光器系統(tǒng)執(zhí)行，并輸出船舶的世界坐標(biāo)和船舶特征尺度數(shù)據(jù)；
進(jìn)程二由RFID系統(tǒng)執(zhí)行，并輸出船載RFID標(biāo)簽攜帶的船舶數(shù)據(jù)(根據(jù)不同的標(biāo)簽類(lèi)型，標(biāo)簽信息可能包含船名號(hào)、船舶特征數(shù)據(jù)；也可能僅包含船舶ID標(biāo)簽號(hào)，此時(shí)需聯(lián)結(jié)船舶數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)船名號(hào)、船舶特征數(shù)據(jù)等信息);
進(jìn)程三由攝像系統(tǒng)執(zhí)行，并輸出船舶照片或視頻。
[0032]系統(tǒng)根據(jù)上述匹配邏輯方法，判斷激光器掃描到的船舶信息和RFID讀取到的船舶信息是否相吻合。當(dāng)兩類(lèi)信息中的船舶特征數(shù)據(jù)偏差率在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)時(shí)，如偏差率在59TlO%，則以RFID中的船舶信息為準(zhǔn)，并記入統(tǒng)計(jì)結(jié)果；若偏差超出預(yù)設(shè)閾值，則生成告警信息，推送給港航現(xiàn)場(chǎng)管理人員，以提示人工干預(yù)處理。
[0033]本發(fā)明通過(guò)上述系統(tǒng)和監(jiān)管方法，能夠?qū)τ趦?nèi)河航道中船舶的身份、物理尺寸、航行狀況及運(yùn)載貨物等實(shí)際情況建立唯一的抽象數(shù)據(jù)描述。實(shí)現(xiàn)航道和海事等部門(mén)全面、實(shí)時(shí)、有效的監(jiān)管在航船舶，為其綜合管理提供元數(shù)據(jù)支持。保障船舶的航向以及通行的安全監(jiān)管，避免證照不符和超載等不安全隱患現(xiàn)象的發(fā)生。
[0034]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)控方法，其方法步驟如下: (1)激光掃描；當(dāng)船舶駛進(jìn)入激光檢測(cè)區(qū)域時(shí)，激光傳感器啟動(dòng)，掃描激光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)船舶船頭部位; (2)觸發(fā)RFID系統(tǒng)讀取船舶射頻標(biāo)簽信息以及拍攝視頻圖像；當(dāng)激光傳感器掃描到船頭部位時(shí)，觸發(fā)最靠近激光檢測(cè)區(qū)域的RFID系統(tǒng)和攝像機(jī)運(yùn)行，RFID系統(tǒng)觸發(fā)岸基RFID閱讀器進(jìn)行掃描，當(dāng)RFID閱讀器獲取船舶標(biāo)簽ID，進(jìn)入步驟(3);否則進(jìn)入步驟(6);同時(shí)，前端工控機(jī)分別控制攝像機(jī)進(jìn)行對(duì)激光檢測(cè)區(qū)域船舶拍攝圖像照片數(shù)據(jù)，作為直觀的現(xiàn)場(chǎng)情況記錄； (3)岸基RFID閱讀器與船舶建立匹配關(guān)系；岸基RFID閱讀器獲取船舶標(biāo)簽ID后，與船舶建立匹配關(guān)系，獲取激光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)激光掃描的被測(cè)船舶標(biāo)簽ID ； (4)激光采集船舶信息；當(dāng)船舶駛離激光檢測(cè)區(qū)域時(shí)，激光傳感器掃描船舶并采集被測(cè)船舶數(shù)據(jù)信息，并將被測(cè)船舶數(shù)據(jù)信息發(fā)送給前端工控機(jī)，前端工控機(jī)實(shí)時(shí)獲得該船舶的長(zhǎng)寬、吃水、航速、航向和實(shí)際載重噸位； (5)被測(cè)船舶數(shù)據(jù)信息的判斷；對(duì)完成匹配的被測(cè)船舶，根據(jù)激光傳感器采集的被測(cè)船舶數(shù)據(jù)信息與RFID閱讀器閱讀的被測(cè)船舶標(biāo)簽ID數(shù)據(jù)信息相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，判斷RFID閱讀器閱讀的被測(cè)船舶標(biāo)簽ID數(shù)據(jù)信息是否真實(shí)信息； 當(dāng)激光傳感器和RFID閱讀器所采集的被測(cè)船舶相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息之間的偏差率小于或等于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則認(rèn)定激光傳感器測(cè)量出的數(shù)據(jù)與RFID閱讀器記載的被測(cè)船舶數(shù)據(jù)為一致的，此時(shí)，以RFID閱讀器記載的被測(cè)船舶數(shù)據(jù)來(lái)作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以提高船舶參數(shù)觀測(cè)的精度； 當(dāng)激光傳感器和RFID閱讀器所采集的被測(cè)船舶相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息之間的偏差率大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則認(rèn)定激光傳感器測(cè)量出的數(shù)據(jù)與RFID閱讀器記載的被測(cè)船舶數(shù)據(jù)之間至少有一個(gè)數(shù)據(jù)為不真實(shí)數(shù)據(jù)，則生成告警信息，進(jìn)入步驟(6); (6)實(shí)時(shí)告警，信息推送；攝像機(jī)拍攝后圖像數(shù)據(jù)將與激光掃描的船舶數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，船舶身份和船舶物理屬性建立明確關(guān)系后，圖像數(shù)據(jù)作為直觀的現(xiàn)場(chǎng)情況記錄，以圖像數(shù)據(jù)做對(duì)比核對(duì)測(cè)量結(jié)果是否為真實(shí)數(shù)據(jù)；當(dāng)存在大船小證、證照不符的情況，實(shí)時(shí)生成告警信息，并推送給現(xiàn)場(chǎng)管理人員，以便管理人員人工核查或派人員上船稽查，以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量被測(cè)船舶的數(shù)據(jù)信息為真實(shí)數(shù)據(jù)作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述岸基RFID閱讀器與船舶建立匹配的方法為: 將激光傳感器的位置換算為世界標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)，然后結(jié)合被測(cè)船舶反射激光信號(hào)的角度、距離，計(jì)算出船舶相對(duì)于激光傳感器的偏移量，從而獲得激光感知體系中的被測(cè)船舶的坐標(biāo)信息； 將RFID閱讀器的位置換算為世界標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)，當(dāng)讀取到船舶的有效RFID標(biāo)簽信息時(shí)，根據(jù)激光傳感器獲得激光感知體系中的被測(cè)船舶的坐標(biāo)信息，RFID系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)增益控制進(jìn)一步的縮小RFID閱讀器的射頻覆蓋范圍，并將讀取到的最終被測(cè)船舶標(biāo)簽ID信息的功率數(shù)值轉(zhuǎn)換為射頻覆蓋半徑，從而確定被測(cè)船舶相應(yīng)世界坐標(biāo)的范圍；然后RFID閱讀器獲得被測(cè)船舶信息與激光感知體系中的船舶信息進(jìn)行匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)控方法，其特征在于，所述步驟(3)中，在RFID閱讀器獲得被測(cè)船舶信息與激光感知體系中的船舶信息進(jìn)行匹配前， 如果RFID閱讀器掃描的激光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)只有一條船舶的RFID標(biāo)簽，則RFID閱讀器獲得被測(cè)船舶信息與激光傳感器測(cè)量出的數(shù)據(jù)建立匹配關(guān)系； 如果RFID閱讀器掃描的激光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)有多條船舶的RFID標(biāo)簽，則利用上下游RFID閱讀器的數(shù)據(jù)，確定船舶航向，如果激光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)同向船舶只有一條，則RFID閱讀器獲得船舶數(shù)據(jù)與激光傳感器測(cè)量出的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配； 如果激光檢測(cè)區(qū)域有多條同向船舶被檢測(cè)出，同時(shí)該激光檢測(cè)區(qū)域存在多條船舶的RFID標(biāo)簽，則需要根據(jù)下個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，或者利用內(nèi)河船舶的相對(duì)固定性，多次識(shí)別匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控方法，其特征在于，所述步驟(5)中，被測(cè)船舶相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息為船舶的長(zhǎng)寬、吃水、航速和載重噸位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控方法，其特征在于，所述步驟(2)中，當(dāng)上行被測(cè)船舶頭部在攝像機(jī)攝像標(biāo)志位，被激光器發(fā)射的激光切到時(shí)，前端工控機(jī)分別控制兩個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行對(duì)被測(cè)船舶拍攝照片； 當(dāng)下行被測(cè)船舶尾部在攝像機(jī)攝像標(biāo)志位，被激光器發(fā)射的激光切到時(shí)，前端工控機(jī)分別控制兩個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行對(duì)被測(cè)船舶拍攝照片。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)控方法，其特征在于，所述步驟(5)中，所述偏差率為激光傳感器和RFID閱讀器所采集的被測(cè)船舶相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息之間的差值，與激光傳感器所采集的被測(cè)船舶相 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的百分比值；所述預(yù)設(shè)閾值為5%~10%。
7.一種利用權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述監(jiān)控方法的融合多種數(shù)據(jù)源的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，其包括多個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)以及通過(guò)局域網(wǎng)與多個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)通訊的數(shù)據(jù)中心室以及用于監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)的監(jiān)控客戶(hù)端和用于數(shù)據(jù)匯總顯示、統(tǒng)計(jì)分析處理的業(yè)務(wù)客戶(hù)端； 所述監(jiān)控站點(diǎn)包括: 多個(gè)激光傳感器，用于船舶掃描； 多個(gè)RFID閱讀器，用于激光傳感器掃描后對(duì)被測(cè)船舶射頻標(biāo)簽的讀?。? 一前端工控機(jī)，用于激光數(shù)據(jù)的處理、RFID數(shù)據(jù)的讀取和匹配； 多個(gè)攝像機(jī)，用于激光傳感器掃描后拍攝被測(cè)船舶照片，提供圖像取證和船舶裝載貨物的物種識(shí)別； 所述攝像機(jī)、激光傳感器和RFID讀卡器均與前端工控機(jī)相連接，所述數(shù)據(jù)中心室、監(jiān)控客戶(hù)端和業(yè)務(wù)客戶(hù)端均通過(guò)局域網(wǎng)與前端工控機(jī)相通訊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)中心室包括主服務(wù)器和用于提供主服務(wù)器調(diào)用的數(shù)據(jù)庫(kù)；所述主服務(wù)器包括數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，噸位計(jì)算服務(wù)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器和統(tǒng)計(jì)分析服務(wù)器；所述監(jiān)控客戶(hù)端連接主服務(wù)器，用于監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述激光傳感器和攝像機(jī)設(shè)置有兩臺(tái)，所述RFID閱讀器設(shè)置有三臺(tái)，其中包括最靠近激光檢測(cè)區(qū)域并可被動(dòng)觸發(fā)的第一 RFID閱讀器和兩臺(tái)分布在上下游并以固定周期主動(dòng)獲取RFID標(biāo)簽的第二 RFID閱讀器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的船舶自動(dòng)識(shí)別監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述船舶信息為船舶的長(zhǎng)寬、吃水、航速、 航向和實(shí)際載重噸位信息。
【文檔編號(hào)】G06K17/00GK103971543SQ201410227979
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】步海賓 申請(qǐng)人:浙江省嘉興市港航管理局, 南京思創(chuàng)信息技術(shù)有限公司