智慧禁渔系统建设与集成应用

智慧禁渔系统建设与集成应用

王浩

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摘要：本文综合介绍了智慧禁渔系统的建设与应用，以提升渔业监管的效率和效果。文章在分析其设计原则的基础上，详细阐述了系统建设采用的雷达监控、视频监控、AIS及无人机巡查等多技术集成的方法，旨在为保护水域的生态平衡做出一些贡献。

关键词：智慧禁渔；探测雷达；船只自动识别；无人机巡查

引言

随着经济的发展和人口的增长，渔业需求不断上升，导致部分水域的捕捞活动超出了资源的自我恢复能力，进而引发渔业资源的严重衰退。为了保护和恢复这些水域的生态平衡，国家采取了一系列禁渔政策，但传统的禁渔管理方法效率低下、效果不足，对智慧禁渔系统的研究迫在眉睫。

1智慧禁渔系统研究背景

1.1禁渔政策

为了保护和恢复水生生物多样性以及维持生态平衡，政府采取了一系列禁渔政策，其中包括自2020年1月1日起在长江流域及其主要支流实施的长江十年禁渔计划；特定海域实行季节性休渔制度；在关键的渔业资源保护区内实施更为严格的禁渔措施；同时，法规明令禁止使用对资源和环境破坏性大的渔具和捕捞方法，如拖网、电鱼、炸鱼等，确保水产资源的可持续性。

1.2传统禁渔方法的挑战

传统禁渔方法主要依赖于人工巡查、蹲守、走访以及视频监控等手段进行监管，这些方法在应对当前复杂的禁渔管理需求时面临多重挑战：禁渔监管范围广泛，如长江流域和大型湖泊等，这导致实现全面无死角监管非常困难；传统监控手段缺乏智能化分析能力，主要依靠人力从大量监控画面中识别违法捕捞行为，效率低下且容易遗漏；违法捕捞行为日益隐蔽和多样化，传统监管手段难以有效甄别和发现；夜间监管能力弱，由于能见度低和监管资源有限，夜间非法捕捞行为更难被及时制止；传统方法在数据收集、处理和响应上存在延迟，难以实现快速和精准的执法行动，导致违法捕捞者有机可乘，禁渔效果大打折扣[1]。因此，亟需引入智慧禁渔系统，利用现代科技手段提升监管效能，克服传统方法的局限性。

2智慧禁渔系统设计原则

2.1全范围覆盖与无死角监管

智慧禁渔系统的设计应遵循全范围覆盖与无死角监管原则，旨在通过全面的技术布局和策略实施，确保对所有划定的禁渔区域实现全面监管。这一原则强调监管的广泛性和深入性，要求系统能够覆盖包括广阔水面、河岸线、入海口等在内的各种复杂地形和环境，不留任何监管空白区域。此外，全范围覆盖还意味着系统必须能够适应不同的气候条件和时间段，包括夜间和恶劣天气，以实现真正的全方位、全时段的监管。

2.2主动感知与智能分析

主动感知与智能分析原则是智慧禁渔系统的核心原则之一，它要求系统能够主动地识别、监测并响应禁渔区域中的各类活动和事件。系统应具备高度的自动化和智能化水平，通过实时收集和分析大量环境和行为数据，系统能够准确区分合法与非法捕捞行为，及时识别违规行为并触发预警机制。主动感知还涉及到系统对环境变化的快速反应能力，包括对天气、水流等自然条件的适应性，确保在各种情况下都能维持高效的监控状态。

2.3多元技术融合与系统集成

智慧禁渔系统通过整合和协同多种技术资源，以形成一个高效、协同和统一的监管平台。这种多元技术融合与系统集成的理念倡导利用包括雷达监测、视频监控、船只监控、无人机巡查、人工智能及大数据分析等在内的多种技术手段，实现数据的互补和功能上的相互增强。通过这些技术的有机融合，系统不仅能够提供更为全面和深入的监控视角，还能够实现对复杂情况的快速响应和处理。

3智慧禁渔系统建设

3.1探测雷达监测系统

3.1.1小目标探测雷达技术应用

小目标探测雷达技术在智慧禁渔系统中的应用是为了提供对水域中船只的高精度监控。这种雷达系统设计上专门针对小目标的检测进行了优化，使其能够有效识别和追踪在禁渔区域内活动的船只。即便是在复杂的海况和气候条件下，雷达的探测范围依旧能够覆盖半径数十公里的广阔水域，为监管者提供实时的船只动态信息[2]。小目标探测雷达通常部署在视野开阔、地势较高的地点，如灯塔、岛屿或专用监测平台，以确保其探测范围不受限，同时减少自然和人为因素的干扰。

3.1.2雷达数据处理与目标识别

雷达数据处理与目标识别涉及从雷达传感器接收的原始数据中提取有用信息，并将其转化为可操作的情报。首先对信号进行滤波和去噪，以提高信噪比并减少环境干扰的影响。然后应用恒虚警率（CFAR）检测和自适应阈值设置等信号处理算法，雷达系统能够从背景杂波中准确识别出船只等目标。再使用多普勒速度分析进一步数据处理，以区分静止和移动目标，以及利用机器学习和模式识别技术，对目标的行为模式和特征进行分析，从而实现对合法与非法活动的区分。

3.1.3雷达与视频监控联动机制

雷达与视频监控联动机制通过整合雷达系统的远距离探测能力和视频监控的高清晰度识别功能，实现了对水域内活动的精确监控。当雷达探测到某个区域内的异常活动或疑似违法捕捞行为时，系统会自动将该信息传递给视频监控系统，触发最近的视频监控设备对特定区域进行定向监控和跟踪。这种联动机制提高了识别违法捕捞行为的准确性和响应速度。

3.2视频监控系统

智慧禁渔系统中通常采用具备高清分辨率的固定摄像头、可变焦的云台摄像机以及红外热成像摄像头等监控设备实现全面监控。这些设备能够适应各种光照条件，满足夜间或低能见度环境下的监控需求。固定摄像头一般安装在水域周边的高点，如灯塔、建筑物顶部或专用监控塔上，以获得宽阔的监控视野。云台摄像机则安装在灵活性较高的位置，如沿岸制高点或铁塔上，可以根据雷达系统的提示快速调整拍摄角度和焦距，对疑似违法船只进行跟踪监控。红外热成像摄像头由于其能在完全黑暗中探测热源的能力，通常被安装在需要夜间监控的区域，如芦苇荡或难以观察的隐蔽水域，以便发现隐蔽的非法捕捞行为[3]。

3.3船只监控系统

3.3.1船只自动识别系统(AIS)

智慧禁渔系统采用船只自动识别系统提升对水域内船只动态的实时监控和管理能力。该系统需要在船只上安装AIS发射设备，然后部署AIS基站或接收器在岸边或水域关键点。当船只通过该水域时，能够获取包括船名、呼号、航行状态、位置、航向、速度等详细信息。收集到的数据会被传输至中央处理系统，利用大数据分析和机器学习算法对船只的行为模式进行分析，以识别正常航行与潜在的非法捕捞行为。对于被标记为可疑的目标，系统自动启动追踪机制，通过联动视频监控系统和雷达设备，持续跟踪其位置和行动。

3.3.2船只数据库与黑名单管理系统

船只数据库用于记录、存储船只信息，黑名单管理系统则基于数据库中的信息，对有违规捕捞史或其他违法行为的船只进行标记和跟踪，提高对其监控的优先级，并在该船只进入敏感或禁渔区域时自动触发预警机制。此外，黑名单管理系统还支持与执法机构的联动，执法部门能够及时获得违法船只的信息，加快执法反应速度。

3.4无人机巡查系统

3.4.1无人机的自动巡查

智慧禁渔系统中无人机自动巡查通过预编程的飞行路径和任务指令实现，这些无人机装备有先进的监控设备，它们能够对广阔的水域进行定期的空中巡查，利用实时视频流和图像识别技术来监测和识别水面上的船只活动。无人机的飞行路径和巡查计划可以根据禁渔区域的具体需求和监管策略进行定制，以实现对关键区域的高频率监控[4]。

3.4.2无人机与地面监控系统的协同

智慧禁渔系统通过无人机的空中机动性和地面监控系统的固定监控能力相结合，形成一个立体化的监控网络。无人机负责对广阔水域进行灵活的空中巡查，利用其搭载的高分辨率摄像头和红外热成像设备，捕捉水面船只的实时动态。当无人机发现可疑目标或接收到地面系统的预警信号时，它能够快速响应，前往目标区域进行详细侦查，并将收集到的高价值数据实时传输回地面监控系统。地面监控系统随后对这些数据进行分析，确认违法捕捞行为后，可以立即调度执法船只或移动执法队伍，进行精确打击。这种协同机制不仅提高了监控的覆盖面和响应速度，而且通过智能化的数据分析和决策支持，增强了禁渔执法的效率和准确性。

4智慧禁渔系统的应用

南京市江宁区拥有丰富的水域资源，然而，随着经济的发展和人口的增长，过度捕捞现象日益严重，导致水域生态平衡受到威胁，渔业资源面临枯竭的风险。非法捕捞行为也时有发生，进一步加剧了对水生生态系统的破坏。江宁区政府和相关部门高度重视渔业资源的保护和合理开发，积极推行禁渔政策，建立智慧禁渔系统。

智慧禁渔监控系统的应用显著提升了江宁区的渔政管理效率和执法响应能力。系统的应用减少了对人力巡查的依赖，降低了监管成本，同时通过精确的数据收集和分析，为制定科学的渔业资源管理策略提供了支持。此外，系统的高效运行对潜在的非法捕捞者形成了强大的威慑力。通过智慧禁渔监控系统的实施，江宁区在保护渔业资源和维护生态平衡方面取得了积极成效。

5结论

本文综合介绍了一个创新的智慧禁渔系统，以应对传统监管方法在覆盖面、响应速度和精准度方面的局限性。该系统基于全范围覆盖、主动感知和多元技术融合的设计原则，整合了雷达监测、视频监控、AIS船舶识别、无人机自动巡查等技术，实现了对禁渔区域的实时、高效监控。应用结果表明，智慧禁渔系统能显著提高监管效率，有效打击非法捕捞行为，保护水生资源。展望未来，系统将持续优化，拓展至更广泛区域，为全球渔业资源的可持续管理和海洋生态环境的保护贡献力量。

参考文献

[1]李茂林.渔业相关传统生态智慧与水域生态养护研究[D].中国科学院研究生院（海洋研究所）,2011.

[2]孙佳祥.低空小目标雷达探测及信号处理实现技术[D].西安电子科技大学,2021.

[3]李成.一种5G+高空鹰眼超清视频监控的智能应用[J].电脑与电信,2022,(08):55-56+63.

[4]李果,秦筱楲,郝贵斌,等.海上无人机多机协同巡检航迹规划方法[J].海军航空大学学报,2023,38(06):519-530.

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