保護珍貴的水下文化遺產，借助高科技視頻監控設備勢在必行。由于海洋特殊的自然環境，對安全防范系統的建立提出了更高的要求。那么，如何解決前端設備的安裝防護、供電以及信號傳輸問題? 我國擁有300萬平方公里的遼闊海域，1.8萬公里的大陸海岸線和豐富的內陸水域，蘊含著種類多樣、數量巨大的水下文化遺產，包括數量眾多的沉船遺址等。保護這些珍貴的水下文化遺產，深入挖掘其歷史、藝術和科學價值，不但是弘揚中華民族優秀文化、增強民族凝聚力的需要，更是落實國家海洋發展戰略的重要內容之一。然而由于海洋特殊的自然環境，對安全防范系統的建立提出了更高的要求，主要表現在前端設備的選型安裝與防護、前端設備的供電及信號的傳輸等，本文將對上述三個關鍵要素進行簡要分析。 前端設備的選型、安裝與防護 海面雷達預警系統 由于需要保護的海面往往范圍很大，傳統的報警設備根本無法滿足防護要求，建立遠程海面雷達預警系統能夠實現對防護海域的監測。遠程海面雷達預警系統安裝在距保護海域最近的島嶼上，根據距離選用適當的設備，使其探測半徑能夠完全覆蓋保護海域。遠程海面雷達預警系統能夠探測保護海域內的海面艦船、低空旋翼直升機等目標，實現對目標的搜索、定位，識別目標為正常航道船只還是違法作業船只，對標記的違法船只可以實施連續追蹤和記錄。 重點部位視頻監控及聲音警告系統 在水下文物集中的重點部位，選取具備安裝條件的礁石，安裝攝像機、拾音器和揚聲器，可以實時監視重點區域附近的情況。根據雷達預警系統的探測結果，對發現的可疑船只進行圖像和聲音復核，圖像和聲音進行24小時不間斷錄像，為日后調查取證保存證據。在發現可疑船只靠近重點區域時，可以通過現場安裝的揚聲器對可疑人員進行警告和驅趕。 考慮到現場的惡劣環境，選擇攝像機應從環境適應性、集成度、是否帶音頻和報警、變焦倍數等多方面進行考核，選用高強度、高性能的一體化網絡高速云臺攝像機。一體化網絡高速云臺攝像機是集編碼器、云臺和護罩為一體的易安裝的云臺攝像機系統，包括一個一體化攝像機模塊和一個雨刷器。攝像機及防護罩的外殼采用高強度合金材料，以適應海面的環境，工作溫度為-40°C-60°C，防護罩應具有低溫自動加熱功能和去霜/防霧化功能。 前端設備的智能防護 設備防護系統是為了避免現場設備受高溫、海水腐蝕的影響，使其能正常運行，主要包括設備箱、設備箱狀態檢測系統、降溫系統。現場設備箱采用不銹鋼材料定制，并經過防水、防腐蝕處理，達到IP66標準。設備箱內放置供電系統控制設備、網絡通訊設備、智能供電及控制單元、箱內溫濕度、水浸、破壞報警等檢測設備。 系統中所使用的設備需進行防水降溫的防護，防水部分可以抗海鹽高腐蝕，降溫部分采用海水制冷，擬在設備防護箱中盤輔冷凝管，由海水泵使冷凝管中的海水循環制冷，進水口在海平面以下2米。 前端設備安裝桿塔 為避免遭到海水的浸泡腐蝕，前端設備應安裝在海平面之上的一定距離。考慮到海面風大浪大的情況，應選用滿足強度要求的桿塔。根據保護海域的潮汐表，查得海面最大高差，確定設備安裝桿塔的高度。桿塔固定在具備安裝條件的礁石上，塔架采用鋼結構，多折線型立面廓線，使基礎受力小，整塔穩定性好;塔架上設置有用于安裝視頻監控、告警擴音等設備的平臺;整個塔架承載負荷強，針對保護海域惡劣環境增加強度，防水防腐蝕。 前端設備的供電 由于海面上不具備敷設供電線路的條件，根據海域的自然條件，可以充分利用風力、潮汐、太陽能等自然資源，解決前端設備的供電問題。采用風光互補的發電方式能同時利用太陽能和風能發電，可實現晝夜互補。在適宜氣象條件下，風光互補系統可提高系統供電的連續性和穩定性。由于通常夜晚無陽光時恰好風力較大，所以互補性好，可以減少系統的太陽能板配置，從而大大降低系統造價，單位容量的系統初投資和發電成本均低于獨立的光伏系統。 風光互補供電系統，起動風速低，風能利用率高，體積小，運行振動低;風輪葉片采用新工藝經精密注射成型，配以優化的氣動外形設計和結構設計，風能利用系數高，增加了年發電量;采用永磁轉子交流發電機，有效地降低發電機的阻轉矩，同時使風輪與發電機具有更為良好的匹配特性，機組運行的可靠性;配合太陽能電池板供電，采用大容量蓄電池，保證電池可以單獨連續供電2~3天。每個設備塔架配備一套風光互補發電系統，能夠滿足前端設備的供電要求。 信號傳輸系統 由于海域沒有敷設有線通訊線纜的可能，也未被電信、移動等無線信號覆蓋，周邊有無線信號覆蓋的島嶼往往距離很遠，所以常規的信號傳輸方式在這里均不可行。然而由于海面上沒有任何遮擋物，所以衛星信號很強，采用衛星通訊的方式能夠解決信號傳輸的問題。 衛星通訊系統主要由主站、主站天線分系統、終端站、終端站天線分系統組成。主站作為整個監控視頻衛星傳輸系統的中心節點，通過衛星鏈路與所有固定端站建立通信連接。主站與控制中心通過地面網絡連接。端站負責采集礁盤現場的音視頻并進行相關處理，通過衛星鏈路送回主站，同時接收主站通過衛星鏈路傳送過來的數據。 系統數據處理流程 系統中，傳輸信息主要包括設備控制信息和監視圖像信息，同時，系統的傳輸也包括前向和回傳兩類。一方面，各監控點將IP 攝像機的視頻圖像通過交換機存儲至視頻存儲服務器中并形成視頻分割，通過衛星回傳鏈路將分割圖像或一路視頻圖像信息傳輸到主站，再經地面鏈路傳到控制中心;另一方面，控制中心監控平臺通過衛星前向鏈路將云臺、攝像機等設備控制信息以單播的形式，發送到指定的監控點，下面分別描述一下設備控制信息和監視圖像信息的數據傳輸流程。 主站與終端站數據傳輸流程 主站需要發往端站的數據流主要是來自于控制中心下發的設備控制信息，數據信息經主站的交換機轉發給主站的封裝機、調制器進行調制處理。來自調制器的信號通過射頻電纜傳輸給高功率放大器，被放大到指定的功率后，通過波導連接到天線饋源的發射端口，經地面站天線發送到衛星。 端站需要發往衛星的視頻數據業務都是基于IP 協議的IP 數據包，來自于端站的監視圖像信息，這些IP 數據包經端站的以太網交換機匯集成一個數據流，由交換機輸出到端站。來自調制器的信號通過射頻電纜傳輸給高功率放大器，并被放大到指定的功率后，通過波導連接到天線饋源的發射端口，經地面站天線發送到衛星。 天線分系統 天線及控制分系統由天線部分、四端口饋源網絡、跟蹤控制部分組成。天線對星采用電動、手動兩種方式，以滿足對不同衛星的傳輸要求。該天線主反射面是賦形拋物面，由硬鋁合金面板組成，每塊面板均采用高精度拉伸成型蒙皮與高剛度骨架鉚接而成，這種復合結構的面板保證了天線重裝精度，減少了安裝工作量，使天線有很強的抗風能力和足夠的強度。天線副反射面及饋源喇叭均由數控車床加工成型，表面處理采用導電陽極化、噴涂氯磺化聚乙烯硅環氧磁漆的處理工藝;收發雙工器采用銅制鍍銀，外表面噴涂氯磺化聚乙烯硅環氧磁漆的處理工藝。天線中心體、座架、輻射梁等全部鋼結構部件采用熱浸鋅的表面處理工藝，全部連接用標準件采用不銹鋼件，增強了它的防腐蝕能力。 結論 通過利用現代化的高科技手段，解決了前端設備的安裝防護、前端設備的供電以及信號的傳輸等問題，可以在保護海域建立完善的安防系統。任何在防護范圍內活動的高度1KM以下海面目標都在監視范圍內，發現可疑船只后可通過現場攝像機進行圖像復核，確認后可進行聲音驅趕，必要時可派近島監管船只前往執法，有效的保護珍貴的水下文化遺產，防止盜撈等破壞事件的發生。
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