一、背景

在众多需要视频监控的场景中，如工业厂房、城市复杂区域、公园、桥梁、边境、海防、周界安全防范等，黑光摄像机因具备夜视功能，能在夜间中清晰捕捉目标，所以可应用于低光照条件的环境中。

二、设备介绍

1.八目黑光拼接摄像机

TFK-8HGPJ-18型八目黑光拼接摄像机适用于夜间环境，具备180°水平和60°垂直的大视场角，可在超低照度下提供全景监控，支持1600w@25fps编码，兼容H.264和H.265编码标准。

八目黑光拼接摄像机

产品特点：

大视场角与超低照度成像：能够覆盖较大范围的区域，在光线不足的环境中也能清晰成像；

高帧率编码：1600w@25fps 的编码能力确保图像的流畅性；

低延时实时观看：延时低于；300毫秒，可实时查看监控画面；

支持通用协议：如ONVIF，便于与其他设备集成；

内拼接功能：摄像机端内置高效拼接算法，减少后端处理压力；

可直播与联动：支持从摄像机端直接推流到服务器，还可联动高速球实现精准定位；

可定制性：支持软件定制，提供SDK二次开发。

2.黑光枪式摄像机

TFK-HGQS-18型黑光枪式摄像机采用1/1.2英寸大靶面黑光级图像传感器，支持 1080P@60fps的高帧率图像画质以及H.264/H.265多类型编码引擎。

黑光枪式摄像机

产品特点

高性能图像传感器：大靶面传感器保证在夜间的高保真色彩还原成像；

低延时编码：1080P编码至显示最低延时小于80ms；

高帧率支持：1080P@60fps的图像画质，使视频更加流畅；

多种编码引擎：支持 H.264/H.265，适应不同的应用需求；

光学镜头与协议兼容：6mm光学镜头，兼容ONVIF和GB/T28181标准协议。

3.黑光云台摄像机

TFK-HGYT-18型黑光云台摄像机具备夜视功能，拥有全自动变焦和聚焦能力以及光学透雾一体化设计，水平和垂直转动范围广，适合近距离目标探测和追踪。

黑光云台摄像机

产品特点

自动变焦与聚焦及透雾设计：确保图像的高清晰度和稳定性，适应不同环境条件；

全方位探测与追踪：水平0°-360°无限位设计和垂直-85°至+40°的转动范围，可对各种近距离目标进行探测和追踪；

轻量化与防护设计：整机运行功耗≤50W，重量≤9KG，具备 IP66 防护等级，内部有温度警示和减震设计，适用于恶劣环境；

多功能一体化：检测、识别、预警、报警一体化，可联动可见光图像变焦特写、抓拍，还可接入多种设备。

三、解决方案

黑光成像

光线采集：使用具有高感光度的图像传感器来捕捉环境中的光线。传感器能够在低光照条件下工作，收集到微弱的光信号。

图像处理：利用图像处理算法，将传感器采集到的亮度和色彩信息进行处理。这个过程中，算法会对图像进行优化处理，以提升图像质量，包括增强对比度、降低噪声等，输出清晰的图像。

图像输出：经过处理后的彩色图像被输出，呈现出在低照度环境下清晰、自然、彩色的监控画面。

一、背景

在一些特殊环境下，如舰船、野外作业、应急抢险、海上施工、海岛、边境山区等，网络带宽资源匮乏，但又需要进行高清视频的远程传输和实时监控。传统的视频传输设备在这些低带宽环境下往往无法满足需求，因此需要一种能够适应极低到低带宽（如50kbps-2Mbps）的视频窄带传输解决方案。

二、设备介绍

1.多路视频窄带处理设备（500k-2M）

TFK-08SPZD-18型多路视频窄带传输设备可通过最低512Kbps的多种网络信道，传输4-8路实时画面，支持语音对讲。采用专业加密技术保障数据安全，支持多平台终端（Windows、Linux）。

多路视频窄带传输设备

产品特点：

低带宽通信：可在500Kbps - 2Mbps的网络带宽内传输信号；

多路传输：能同时传输4 - 8路实时画面；

低时延传输：支持H.265、H.264双码流解码，可根据网络信道质量设定传输码率；

支持多种协议：支持标准ONVIF、RTSP、GB28181协议，还支持VGA/HDMI同步输出，HDMI支持4K高清预览。

2.海洋船舶视频窄带传输设备（50k-2M）

TFK-SPZD-18型海洋船舶视频窄带传输设备基于智能极限编解码、多分辨率AI融合和“G-Share”等核心技术，对多路高清视频进行实时融合处理，实现岸（船）基中心对船舶在低带宽通信信道下的多路高清视频远程实时监控和交互控制。

海洋船舶视频窄带传输设备

产品特点

高分辨率与低码率 ：远程监控视频分辨率可达1920×1080P，帧率可达25fps，码率在50kbps - 2Mbps内可调；

低带宽需求 ：通信信道带宽可低至50kbps；

强交互性 ：支持远程快速交互，实现对视频采集设备及其云台的远程控制。

3.极低带宽视频窄带处理设备（50k - 300k）

TFK-JDSPZD-18型极低带宽视频窄带处理设备采用“极限视频编码”技术，在50Kbps-300Kbps的极低带宽下对高码率高清视频源进行编解码处理，保障视频图像质量，降低视频码率。

极低带宽视频窄带处理设备

产品特点

低带宽通信：在50Kbps-300Kbps的网络带宽内实现1路高清视频传输；

自定义码率传输：可根据网络信道质量设定传输码率。

兼容性强且国产化适配：兼容多种摄像头等，支持国产化适配，操作系统和硬件架构兼容性好。

安全加密：码流采用SSL/SRTP加密技术。

三、解决方案

视频传输与处理

视频采集：在前端，通过支持的网络视频采集设备（可接驳海康、大华、宇视等主流品牌以及非主流品牌的设备）进行视频采集，采集的视频根据设备和场景需求进行编码，编码格式可包括H.264/H.265、Smart.264/Smart.265等。

视频传输：经过编码的视频通过低带宽网络信道进行传输，设备可根据网络质量自动调整传输码率，如在极低带宽环境下采用极低码率传输，在相对较好的低带宽环境下可适当提高码率，以保障视频质量和传输的稳定性。

视频处理：在接收端，视频窄带远程监控装置对接收的视频进行处理，如视频融合处理操作，监控人员可通过可视化指挥管理平台对经传输后的视频进行实时监控和管理，同时实现远程交互控制，如对视频采集设备及其云台进行控制。

一、 背景

水库安全度汛一直是我国防汛抗洪的难点和重点，中小型水库的安全度汛已成为当前全国防汛工作的一个薄弱环节，水坝的安全检查工作越来越受到人们的重视，水坝附近水情复杂，依靠潜水员进行检测工作会受到很大的限制，检测结果往往很不理想，水下机器人的应用为解决这一问题提供了较好的手段。

二、 遥控水下机器人（ROV）简介

遥控水下机器人即ROV（Remote Operated Vehicle），系统组成一般包括：动力推进器、遥控电子通讯装置、 黑白或彩色摄像头、摄像俯仰云台、用户外围传感器接口、实时在线显示单元、导航定位装置、自动舵手导航单元、辅助照明灯和凯夫拉零浮力拖缆等单元部件。功能多种多样，不同类型的ROV用于执行不同的任务，被广泛应用于军队、海岸警卫、海事、海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学 研究等各个领域。

ROV由水下潜器、机械手、控制台、超短基线定位系统和二维多波束图像声纳等组成。水下潜器配备有照明灯和导航摄像头，云台和高清摄像头，水平推进器，垂直推进器等，并可根据需要搭载其他传感器。

法国ECA公司生产的ROV配备有处于世界先进水平的导航、定位、推进和控制系统，具有自动定深、定向等功能，因而可以准确到达预定的位置执行监视、检测等任务。为满足不同潜深的需要，ECA提供不同型号的ROV如H300（300 m水深）、H800（1000 m水深）、H1000(1000 m水深)、H2000（2000 m水深）等，它们可以到达潜水员无法到达的深度，从而较好地替代潜水员进行水下作业。这样，水下的危险环境就不会危及检测人员的生命安全，人员只要在甲板船或大坝上进行操作就可以了。

三、ROV在大坝监测的应用

通过遥控操作ROV，可实现水下全方位扫描检测，重点部位可以“驻足”观测，不仅可以快速检测到大坝的整体情况，而且可以仔细检查局部的细节。ROV上搭载的的水下摄像机可以检测出大坝表面的各种状态，如破损、裂缝等，并可用激光尺度仪对破损和裂缝的大小进行测量；搭载的高分辨率图像声纳可以对堤坝表面进行三维测量；搭载的剖面声纳可对大坝内部进行三维检测；ROV携带上述探测仪器在水下活动，从而实现对大坝的全覆盖扫描检测。

ROV小巧灵活、操作简便（通过控制台上的多个旋钮即可控制机器人前进、后退、转弯、上升、下沉，灯光强弱和摄像头焦距，云台俯仰等）；ROV可携带定位声纳、图像扫描声纳、多参数水质检测传感器、辐射传感器、机械手、金属测厚计等监测设备；还可实时进行水下视频监测。

目前ROV已广泛用于水利水电工程中的坝体、船闸、桥墩、排沙口、拦污栅、病险水库等的水下检查以及水下工程质量的监控。

水下检测与图像处理主要包括以下方面:

(1) 水下录像，使用ROV进行水下拍摄；

(2) 全景图制作，利用所拍摄的影像、图像数据，转化为全景图像；

(3) 多维重构，利用上述信息，对结构体进行多维重构；

(4) 图像浏览，根据监测和分析的需要，提供全景图形的实时浏览；

(5) 提取异常现象，通过全面处理和分析，从海量的全景图像中，寻找和提取监测目标的异常现象；

(6) 决策支持，根据水下探测成果，为大坝结构修复和安全改造决策提供资料支持。

四、 应用实例

2016年5月11日，泰富坤公司协助广东水利电力研究院使用H800在阳江市大河水库进行了大坝检测，发现一处裂缝。5月12日检测了清远闸坝。H800水下机器人通过水下实际操作，验证了其可靠的性能，赢得了用户的认可。 

五、ECA公司ROV产品的优势

法国ECA公司是业界领先的ROV生产商，生产的ROV在实用性和可靠性上都处于世界先进水平。以H800型ROV为例，它具备以下特点：

（1）H800搭载了6个世界顶级推进器制造商Tecnadyne 生产的直流无刷推进器，其中前后方向4个，垂直方向2个，动力高，稳定性好，速度快（可达4.5节，比现有的其他相似类型ROV快1-2节）；

（2）H800配有一个固定的低照度黑白导航摄像头和LED照明灯，云台上配备了一个10倍变焦彩色摄像头和两个LED照明灯，并配有用于二位测量的激光束；

（3）H800具备检测自身旋转圈数的功能，即可以监测脐带缆承扭的情况，通过实时调整，可避免脐带缆应过分承扭而发生缠绕、打结等情况；

（4）H300还可搭载自动航向、自动定深系统，LBL或USBL定位系统，五功能或两功能机械手，各种类型声纳（成像、多波束、侧扫等）和无损检验传感器（阴极保护+侧后+刷子）等，可以根据用户需求搭载，用于完成不同的任务。

六、 结语

我国大多数中小水库的监测、监测工作急需更高效率、更高操作性的实用工具，应用水下机器人系统开展水下检查工作，对水库大坝安全鉴定和除险加固，使水库发挥应有的社会效益和经济效益，具有重要的意义。

一、业务挑战

此次业务的主要内容是使用水下机器人在琼州海峡完成缆线检测功能，琼州海峡高流速、能见度低，受海峡西侧狭管效应作用，海底电缆路由海流流速大、流向复杂。表层海水的流动主要受季风的控制形成南海季风漂流，底层海流受海床地形、海岸等因素影响与表层流有较大差异，海底海流流速快、流向变化频繁。海缆路由环境条件以高流速、横向流为主，全年平流的时间极少。海底电缆检测时，需在高速横流下保持水下机器人的稳定。加之琼州海峡海底多见泥沙底质，在海流变化频繁的情况下，海底水质能见度低，极大制约了水下机器人的使用。

二、相关产品

针对此次业务需要，我们制定了一套海底电缆检测系统，海底电缆检测系统由H2000水下机器人（ROV）及搭载设备TSS350线缆探测系统、BlueView M900-2250多波束图像声纳、Linkquest高精度水下定位系统、高分辨率彩色摄像头、高灵敏度前、后置黑白摄像头等组成。

1、H2000型水下机器人（ROV）

H2000水下机器人（ROV）由操作控制单元（CCU）、水下机器人（ROV）主体、吊放回收系统（LARS）等组成。

操作控制单元（CCU）具有以下配备：

2个DVD录像机。

一套用于整个控制单元的电源板。

一套用于水下机器人（ROV）的控制手柄（机械臂的控制手柄可选）。

2个电脑分别用于水下机器人（ROV）和声纳。

1套视频监视器：1个17" 彩色监视器，用于观察摄像头；1个9"黑白监视器，用于导航摄像头；1个17" LCD监视器，用于声纳设备。

操作控制单元配置图

吊放回收系统（LARS）主要功能是从甲板上吊放和回收水下机器人（ROV）。下图为吊放回收系统（LARS）的结构示意图和实物图。标准系统A型架占地面积为3.6m x 2.4m。框架通过4个双绞锁固定在船桥；A型架可以成45°角度，并提供一个2.5m操作空间。吊放回收系统（LARS）可以集成在标准ISO 20英尺集装箱（6.058mx2.438mx2.591m）中；一个液压绞车最大管理2000m电缆。

吊放回收系统

H2000水下机器人（ROV）主体的整个框架采用冲压聚丙烯和316L不锈钢构成，具有一定的抗冲击性。顶部浮块采用可拆卸的PVC发泡浮体材料。H2000水下机器人（ROV）的载荷为160kg，可以根据用户需求定制更大的载荷。

H2000结构示意图

H2000水下机器人（ROV）装备6个推进器，推进器采用无刷马达。4个水平矢量分布（45度排列）的推进器用于前进、后退、旋转和左/右侧运动。两个垂直推进器用于上下运动。水平推进器可以独立操作（左和右），从而使水下机器人（ROV）自转。推进器装有保护网。

推进器结构示意图

H2000水下机器人（ROV）安装以下导航传感器套装：深度传感器、朝向传感器、高度传感器、俯仰控制传感器，具有自动定深、自动定向、自动定高的能力。

2、TSS350线缆探测系统

TSS350线缆探测系统由英国TSS公司生产，采用被动接收电信号模式，待测电缆的一个终端加载特定频率的脉冲信号，海上设备通过两对正交线圈阵列进行电磁场的探测，通过算法得到目标电缆的精确位置和埋深。

线缆探测设备

3、多波束图像声纳

BlueView M900-2250多波束图像声纳是一款即时成像的声纳系统，采用900kHz和2250kHz两种频率，具有130度视场角。

4、彩色摄像头

彩色摄像头安装在云台单元上，可以得到清晰的图像，用于观察和细节调查；云台上同时配备2个7300流明LED照明灯。

5、黑白摄像头

2个高灵敏度前置和后置黑白摄像头，每个摄像头各配备2个4200流明照明灯；能够在浑浊海水中得到前、后方清晰的图像。

三、解决方案

根据广东省电力设计研究院有限公司海底电缆检测需求，利用现有成熟技术和设备，集成高性能电驱H2000型水下机器人搭载TSS350缆线追踪系统、图像声纳、高分辨率彩色摄像头、高灵敏度前、后置黑白摄像头等设备，完成海底电缆检测任务。H2000水下机器人动力强劲，速度可达3节。具备六个推进器正向推力100kgf；前向推力：260kgf；侧向推力：165kgf；垂直推力：170kgf；足以达到抗横流的效果。另外H2000装有声纳系统和2个黑白摄像头、一个高清彩色摄像头。

视频系统：

1x彩色变焦摄像头，带激光尺度仪：

图像传感器：1/4" HAD CCD，44万像素；

分辨率：＞460TVL；

视频输出：1 Vpp，75ohms；

灵敏度：1.5lux；

2个低光黑白摄像头；

图像传感器：1/2" CCD，44万像素；

分辨率：570TVL；

视频输出：1 Vpp，75ohms；

灵敏度：0.0003lux；

功耗：12VDC，2 W。

声纳系统：BlueView M900-2250多波束声纳

声纳频率：900kHz/2250kHz；

视场角：130°；

最大范围：100m（900kHz）/10m（2250kHz）；

波束宽度：1°* 20°；

波束数：768；

范围分辨率：1.3cm（900kHz）/0.6cm（2250kHz）；

在能见度低的情况下，可以使用声纳来观察海底情况。对于脐带缆的受力问题，将会在吊放回收时加上自动锁扣系统，来承担脐带缆的拉力。Tss350缆线探测系统在ROV找到缆线后，将根据缆线发出的脉冲信号沿缆线方向进行检测。

一、背景

海上溢油是造成海洋环境污染损害的主要因素之一。在各种海洋污染中，石油污染无论在发生频率、分布广度、还是在危害程度上均居首位。海上溢油是由事故引起的，如轮船的碰撞、翻船、海上油井和输油管道的破裂、海底油田开采泄漏等。随着世界海洋运输业的发展和海上油田不断投入生产，溢油事故不断增加，往往造成大面积海面石油污染，不仅使海洋、大气自然环境、生态资源受到损害，造成海洋生物的大量死亡，经济蒙受损失，而且严重危害人体健康。溢油事故引发的火灾，还可能会导致海上和沿岸设施、船舶等的损坏。

二、 遥感探测设备

MEDUSA(Multispectral Environmental Data Unit for Surveillance Applications)系统即多光谱环境监测数据处理系统。是由德国OPTIMARE开发的机载遥感系统，它与以往机载遥感系统有相当大的优势，有效提高了数据的实时采集和软件处理方案。MEDUSA系统将多个图像遥感传感器集成在单一用户友好界面，具备网络化的数据采集和处理框架。通过卫星链路可以实现空中监测飞机、水面测量船舶与陆地控制基站的信息传递。其主要功能包括：机载遥感、机载污染监测、机载海事巡逻、任务计划、传感器数据实时显示、飞越区域数据的快速分析、支持各种遥感传感器、海洋污染等级界定、现场自动分析、计算机自动生成分析报告、地球物理参考及GIS(地理信息系统)能力、飞行数据处理及数据后处理、电子海图显示、冗余存储、支持AIS。

MEDUSA系统溢油遥感探测示意图

溢油监测飞机剖面图

MEDUSA机载溢油监测传感器网络结构图

三、解决方案

MEDUSA系统构建方案

以标准配置方案2为例，整个系统包括MEDUSA处理系统、侧视机载雷达(SLAR)、红外线/紫外线扫描仪(IR/UR LS)、微波辐射计(MWR)、激光荧光遥感器(LFS)、卫星通信设备。首先，由侧视机载雷达(SLAR)探测确定溢油区域地理位置，其次，红外线/紫外线扫描仪(IR/UR LS)探测整个溢油区域覆盖面积，微波辐射计(MWR)用于测量溢油区域油膜厚度，激光荧光遥感器(LFS)用于溢油区域油污类型识别，卫星通信设备实现空中监测飞机、水面测量船舶与陆地控制基站的信息传递。经过一整套探测方法可以得出溢油区域地理位置，覆盖面积，油膜厚度，溢油油量，油污类型等基本参数并及时有效地把数据传输给测量船舶，陆地基站等相关部门，为溢油事故的有效评定，后续处理提供了坚实数据依据。性价比一般。

方案1选用了相对价格比较低的可见光扫描仪(VIS LS)，没有配置微波辐射计(MWR)和激光荧光遥感器(LFS)等成本较高的传感器。这样的配置系统构建成本较低，但系统不能探测计算出油膜厚度，溢油油量，油污类型等基本参数。从而给溢油事故的有效评定，后续处理造成了一定的困难，但由于系统的可扩展性很强，将来可以适时加装其它需要的传感器。方案1做为系统初期的构建方案成本较低，同时也能基本满足溢油探测的需要。性价比最高。

方案3采用了高成本的合成孔径雷达(SAR)取代了相对低价的侧视机载雷达(SLAR)，这样的系统配置虽然某些测量参数有所改善，但高昂的构建成本也限制了系统的推广。性价比较低。