水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)（一）「完整解決方案實例」

        一、引言

        二、系統(tǒng)介紹

        2.1 監(jiān)控點位選擇

        2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

        2.3 工程實施中的關(guān)鍵點

        2.3.1 設(shè)備選型要求

        2.3.2 防雷要求

        2.3.3 監(jiān)控中心建設(shè)

        三、軟件平臺

        3.1 軟件系統(tǒng)架構(gòu)

        3.2 軟件主要特點

        3.2.1 視頻監(jiān)控與水雨情及工情數(shù)據(jù)庫的整合

        3.2.2 水位報警聯(lián)動

        3.2.3 適合水利行業(yè)應(yīng)用的視頻效果

        3.2.3.1 低延時視頻

        3.2.3.2 預置位設(shè)置

        3.2.3.3 流域監(jiān)控

        3.2.3.4 分級監(jiān)控

        3.2.4 矢量電子地圖

        3.2.5 自定義水利事件

        四、應(yīng)用效益

        4.1 防洪救災和水資源管理

        4.2 水污染處理

        4.3 航運管理

        五、展望和總結(jié)

        5.1 無線監(jiān)控系統(tǒng)

        5.2 智能識別和檢測

        5.3 結(jié)束語

        一、引言

        水利是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)行業(yè)，我國地域遼闊，水利資源分布區(qū)域較廣，大小江河、湖泊、水庫和附屬的堤壩、閘門、涵洞眾多，要管理和利用好這些水資源和水利設(shè)施，做到日常管理與防汛指揮、抗洪搶險并用，遠程的調(diào)度、檢測和維護是必不可少的，這些是水利信息化即數(shù)字水利的主要內(nèi)容，是帶動水利現(xiàn)代化的重要措施。

        在數(shù)字水利系統(tǒng)的建設(shè)中，水利部門通過數(shù)字攝像、測量、遙感、地理信息系統(tǒng)、GPS等方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，通過光纜、衛(wèi)星、微波等傳輸方式將數(shù)據(jù)進行處理、存儲和利用，從而建立一個覆蓋整個流域的信息化系統(tǒng)，本文論述的水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)正是數(shù)字水利的重要組成部分，也是近期數(shù)字水利系統(tǒng)建設(shè)中的熱點和亮點。通過該系統(tǒng)工作人員可在監(jiān)控中心或者工作計算機上實時監(jiān)控各個水利設(shè)施的情況，實時觀測到水資源的現(xiàn)狀，大大提高了工作效率;在抗洪救災時刻，通過本系統(tǒng)可實現(xiàn)遠程觀測和指揮，特別是對于一些由于惡劣氣候條件而導致人員難以達到的地區(qū)，該系統(tǒng)更是起到了不可替代的作用。

        北京聚英翱翔電子有限公司近幾年參與建設(shè)了水利行業(yè)的多個視頻監(jiān)控系統(tǒng)，積累了豐富的系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用經(jīng)驗，特別是在水利視頻監(jiān)控軟件開發(fā)上形成了顯著特色，獲得了水利部門領(lǐng)導的認可和好評。并有現(xiàn)成的大量的案例，不僅是水利，油田，煤礦，車聯(lián)網(wǎng)、城市規(guī)劃等都有現(xiàn)成的技術(shù)解決方案。并配合相使用RTU和DTU使用。本文將結(jié)合已建系統(tǒng)對水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺的設(shè)計和應(yīng)用進行重點論述。

        二、系統(tǒng)介紹

        2.1監(jiān)控點位選擇

        水利工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)水庫、閘站、海塘、分滯洪區(qū)、重要測流斷面等不同監(jiān)控對象的特點，兼顧防汛及工程管理，合理選擇監(jiān)控點位。監(jiān)控點位 布設(shè)應(yīng)滿足對以下監(jiān)控對象的有效觀察：

        水庫：大壩、溢(泄)洪道、泄洪閘、泄洪洞、水位尺;

        閘站：閘站建筑主體、閘門、上(下)游水域及堤防、水位尺;

        堤防：堤頂、路面及附近水域;

        分滯洪區(qū)：分洪閘、爆破點;

        重要測流斷面：水域、水位尺;

        避風港：水域。

        2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

        在上圖中我們將整個系統(tǒng)劃為三級，第一級是省廳監(jiān)控中心，第二級是各個縣市的監(jiān)控中心，第三級為各個大中型水庫和水利工程設(shè)施管理處(監(jiān)控站)及其管轄的各個監(jiān)控點，這也符合水利行業(yè)分段管理，統(tǒng)一協(xié)調(diào)的特點。

        監(jiān)控點和監(jiān)控站之間的視頻連接可采用模擬傳輸方式，通過線纜或者光纖傳送模擬信號至監(jiān)控站，而后在監(jiān)控站進行數(shù)字化壓縮，也可將視頻信號直接在監(jiān)控點進行數(shù)字化壓縮并通過網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控站。

        各個監(jiān)控站，縣市監(jiān)控中心和省監(jiān)控中心間通過水利專網(wǎng)實現(xiàn)連接，壓縮視頻數(shù)據(jù)包在該網(wǎng)絡(luò)上通過流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)或分發(fā)至客戶端，用戶通過客戶端實現(xiàn)監(jiān)控操作，以上操作均在各縣市和省級監(jiān)控中心的管理服務(wù)器管轄之下。

        管理服務(wù)器和流媒體服務(wù)器可實現(xiàn)多服務(wù)器級聯(lián)，從而形成一個覆蓋全省的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

        在條件許可的情況下，也可將監(jiān)控點的視頻信號以非壓縮方式通過光纖傳送到各個縣市的監(jiān)控中心，此時在各監(jiān)控中心可看到完全實時的非壓縮視頻，效果更勝一籌，當然成本也有所提高。

        2.3.1工程實施中的關(guān)鍵點

        主要介紹水利視頻監(jiān)控軟件平臺的應(yīng)用，在此僅對工程實施中的幾個關(guān)鍵點作一介紹。

        設(shè)備選型要求

        在監(jiān)控現(xiàn)場應(yīng)選用高清晰的低照度攝像機，一般可選用一體化球型攝像機，如考慮采用紅外方式作為夜間監(jiān)控的手段，應(yīng)考慮采用具備彩轉(zhuǎn)黑功能的槍型攝像機，由于水利工程的覆蓋面比較廣，應(yīng)選擇高倍數(shù)攝像機以滿足大范圍監(jiān)控的要求。

        作為核心的編碼設(shè)備，在水利工程中推薦采用視頻服務(wù)器實現(xiàn)視頻的實時傳輸以滿足低延時的要求，同時也可配備硬盤錄像機實現(xiàn)錄像備份。

        水利視頻監(jiān)控工程往往建設(shè)在野外，氣候條件惡劣，特別是在系統(tǒng)使用最為頻繁的抗洪救災時刻，往往出現(xiàn)大風大雨等惡劣氣候條件，所選用的攝像機等戶外設(shè)備必須能在防雨、防腐蝕等惡劣環(huán)境下使用，支架和立桿必須考慮到抗臺風的要求。

        現(xiàn)有的水利工程中，有不少未安裝燈光照明系統(tǒng)，而夜間又往往是抗洪救災的關(guān)鍵時刻，因而在系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)充分考慮夜間監(jiān)控的要求，通過燈光或者紅外光實現(xiàn)夜間監(jiān)控。

        2.3.2防雷要求

        水利工程往往建設(shè)在野外空曠之處，易受到雷電侵襲，監(jiān)控點設(shè)備的電源一般在現(xiàn)場就近取用，也易受雷電波影響產(chǎn)生高壓和浪涌電流，為了設(shè)備能可靠、長久地運行，攝像機桿和前端機箱須接地;對攝像機的視頻信號均應(yīng)配置防雷設(shè)備，以防止雷電對攝像機等設(shè)備的損壞;對各監(jiān)控站點均應(yīng)配置電源浪涌保護器，防止雷電的侵襲。

        2.3.3監(jiān)控中心建設(shè)

        監(jiān)控中心應(yīng)確保采用成熟可靠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于安裝服務(wù)器軟件的計算機硬件設(shè)備必須穩(wěn)定可靠，同時應(yīng)充分考慮與視頻會商系統(tǒng)的協(xié)同工作和設(shè)備復用，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和會商系統(tǒng)的有機結(jié)合。

        三、軟件平臺

        3.1軟件系統(tǒng)架構(gòu)

        軟件系統(tǒng)主要由管理服務(wù)器軟件，客戶端軟件以及流媒體服務(wù)器軟件組成，支持C/S和B/S兩種模式。軟件系統(tǒng)主要架構(gòu)如下圖

        管理服務(wù)器軟件主要完成所有管轄范圍內(nèi)硬盤錄像機、視頻服務(wù)器的參數(shù)屬性設(shè)定，用戶、組、角色的權(quán)限設(shè)定，日常LOG文件的管理，以及數(shù)據(jù)備份、還原處理。

        流媒體服務(wù)器軟件實現(xiàn)對音視頻流轉(zhuǎn)發(fā)，分發(fā)和流控，各個縣市網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)部分往往帶寬比較低，容易造成擁堵，系統(tǒng)將配備相應(yīng)的流媒體服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)以降低網(wǎng)間數(shù)據(jù)流量，防止網(wǎng)絡(luò)瓶頸的產(chǎn)生，該服務(wù)器可按照網(wǎng)絡(luò)拓撲進行級聯(lián)。

        在用戶操作電腦上安裝客戶端軟件實現(xiàn)對監(jiān)控點的監(jiān)視和控制，同時實現(xiàn)錄像、報警和管理功能，用戶也可以不安裝任何軟件，直接通過IE瀏覽方式實現(xiàn)軟件基本功能，即實現(xiàn)B/S方式的監(jiān)控。

        GIS 服務(wù)器提供相應(yīng)的地圖數(shù)據(jù)，軟件通過該服務(wù)器結(jié)合矢量方式的電子地圖。水利數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)的水利業(yè)務(wù)系統(tǒng)由水利部門提供開發(fā)接口，軟件通過該數(shù)據(jù)庫獲取水雨情及工情信息，進而實現(xiàn)和水雨情及工情信息的聯(lián)動。

        3.2軟件主要特點

        作為一套平臺型軟件，當然應(yīng)具有視頻監(jiān)控中諸如監(jiān)控、錄像、管理等基本功能，上述功能在眾多的文獻中均有詳細論述，筆者不再贅述，下面重點介紹針對水利行業(yè)特點所作的開發(fā)和設(shè)計。

        接下文： 3.2 軟件主要特點 四、應(yīng)用效益 五、展望和總結(jié)