【安防知識(shí)網(wǎng)】在水利系統(tǒng)中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，能夠?yàn)樗到y(tǒng)日常管理工作、防汛抗旱指揮調(diào)度帶來(lái)更大的便利以及更高的工作效率。

　　項(xiàng)目建設(shè)的必要性

　　沂沭泗流域地處我國(guó)南北氣候過(guò)渡地帶，降水年內(nèi)分布不均，多集中于汛期。降水年季變化較大，最大年雨量是最小年雨量的4倍多，主要河道源短流急、峰高量大，洪水陡漲陡落，往往在暴雨結(jié)束后的幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)，主要控制站就出現(xiàn)洪峰，洪水預(yù)見(jiàn)期短、傳播快。流域各主要河湖又相互聯(lián)通，洪水調(diào)度過(guò)程中，某一控制點(diǎn)的動(dòng)作，往往會(huì)產(chǎn)生一連串的反應(yīng)，樞紐調(diào)度相互聯(lián)動(dòng)、互相制約，各直管控制性水閘調(diào)度十分頻繁。

　　要達(dá)到在確保工程安全前提下，充分發(fā)揮防洪工程的作用，最大限度地減少受災(zāi)范圍和洪災(zāi)損失，在提高防洪工程體系防洪能力的同時(shí)，建設(shè)防汛指揮系統(tǒng)是非常必要的，而水閘監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)又是防汛指揮系統(tǒng)中非常重要的一環(huán)，有了暢通可靠的水閘監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)，才能使各級(jí)防汛指揮部門(mén)及時(shí)掌握水情、雨情、工情實(shí)況及其發(fā)展趨勢(shì)，作出洪水預(yù)報(bào)，下達(dá)調(diào)度指令，指揮搶險(xiǎn)救災(zāi)。如果缺乏有效的可靠的系統(tǒng)集成手段，險(xiǎn)情不能及時(shí)上報(bào)，上級(jí)指令不能迅速下達(dá)，就會(huì)貽誤時(shí)機(jī)，造成不必要的損失。因此，沂沭泗流域的防汛任務(wù)越來(lái)越重，對(duì)直管工程監(jiān)視監(jiān)控手段的要求也越來(lái)越高，建設(shè)高效、可靠、先進(jìn)、實(shí)用的水閘監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)十分必要也迫在眉睫。

　　項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則及目標(biāo)

　　根據(jù)前期調(diào)研的沂沭泗水利管理局直管水閘監(jiān)視系統(tǒng)的建設(shè)情況，結(jié)合沂沭泗水利管理局通信與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)與規(guī)劃，采取工程管理通信和防汛指揮調(diào)度通信相結(jié)合的方式，統(tǒng)一組網(wǎng)，資源共享，充分發(fā)揮現(xiàn)有通信與網(wǎng)絡(luò)的整體效益。充分利用現(xiàn)有資源，減少投資費(fèi)用。按照國(guó)際及國(guó)家的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，做到結(jié)構(gòu)化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，按開(kāi)放式系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)備及軟件選配。

　　本系統(tǒng)工程在現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上，新建及改造完善沂沐泗水利管理局直管水閘的監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視監(jiān)控信息的上傳下達(dá)，監(jiān)視監(jiān)控信息能夠在基層局、直屬局、沂沐泗局本部和水利廳之間共享。

　　系統(tǒng)組成及特點(diǎn)

　　本系統(tǒng)工程主要包括信息采集系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和監(jiān)控中心管理平臺(tái)軟件系統(tǒng)三部分組成，其中信息采集系統(tǒng)包括視頻以及自動(dòng)化工情信息采集兩個(gè)部分，本文僅以視頻信息采集系統(tǒng)為主(如圖1)。

圖1 圖像采集設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

　　沂沭泗水利管理局主要水閘運(yùn)行圖像實(shí)時(shí)采集與傳輸系統(tǒng)工程是在現(xiàn)有資源，包括已建的各個(gè)閘站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及相關(guān)水利專網(wǎng)、微波網(wǎng)等資源，實(shí)現(xiàn)省廳與沂沭泗水利管理局，沂沭泗水利管理局與下轄各個(gè)樞紐、基層局以及基層局與各閘站之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、數(shù)據(jù)通訊交換。利用這些資源軟硬件基礎(chǔ)平臺(tái)資源，通過(guò)增加相關(guān)自動(dòng)化接口、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、視頻及監(jiān)控采集、傳輸設(shè)備和相應(yīng)的軟件(開(kāi)發(fā)的平臺(tái)及應(yīng)用軟件)實(shí)現(xiàn)各閘站點(diǎn)視頻圖像、計(jì)算機(jī)監(jiān)控信息上傳至省廳、沂沭泗水利管理局，滿足工程管理和防汛調(diào)度、指揮工作需要。 [nextpage]

　　視頻監(jiān)視信息采集

　　視頻監(jiān)視信息采集主要實(shí)現(xiàn)前端圖像信息的采集、傳輸、視頻壓縮解碼器、圖像集中顯示的功能。它既包括了固定圖像信息采集也包含了移動(dòng)圖像信息采集，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)10個(gè)橋頭堡控制室、6個(gè)基層局控制室、3個(gè)直屬局控制室對(duì)管轄閘壩圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)視，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和部分現(xiàn)有控制設(shè)備對(duì)前端球形攝像機(jī)進(jìn)行控制。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還包括了防雷保護(hù)和備用電源，為系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供充足保障。

　　閘門(mén)視頻監(jiān)視信息采集包括：圖像采集設(shè)備、信號(hào)處理設(shè)備、信息顯示設(shè)備。室外圖像采集設(shè)備包括：固定圖像采集設(shè)備和移動(dòng)圖像采集設(shè)備;信號(hào)處理設(shè)備包括：模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換傳輸設(shè)備、視頻壓縮編碼存儲(chǔ)設(shè)備、視頻解碼設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)控制鍵盤(pán);信息顯示設(shè)備包括：液晶電視、控制電腦。

　　圖像采集設(shè)備主要安裝在各個(gè)主要閘站閘壩上下游、通信鐵塔等固定位置，主要用于監(jiān)控閘壩宏觀場(chǎng)景、水位高度、閘門(mén)開(kāi)啟等實(shí)時(shí)情況。圖像采集設(shè)備包括：各相關(guān)閘站原有攝像機(jī)、新增的全天候室外快球球機(jī)、攝像機(jī)安裝桿、接地防雷保護(hù)、設(shè)備安裝箱、三合一視頻防雷器。

　　本系統(tǒng)共使用一體化攝像機(jī)21臺(tái)(新增)、安裝桿18根、接地防雷保護(hù)18套、設(shè)備安裝箱21個(gè)、三合一視頻防雷模塊21個(gè)。

　　視頻監(jiān)視信息傳輸

　　因圖像采集設(shè)備與信號(hào)處理設(shè)備之間距離長(zhǎng)，采用傳統(tǒng)模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸，信號(hào)衰減大且抗干擾能力弱，容易受環(huán)境影響、傳輸質(zhì)量低劣、長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性差以及一般傳輸線纜防雷保護(hù)問(wèn)題，因此采用敷設(shè)光纜作為信號(hào)主要傳輸通道。將固定圖像采集設(shè)備輸出的模擬視頻信號(hào)和控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換傳輸設(shè)備處理后通過(guò)光纖傳輸至水閘調(diào)度控制室(或基層局控制室)，在控制室將數(shù)字信號(hào)還原為模擬視頻信號(hào)和控制信號(hào)。模擬視頻信號(hào)經(jīng)分配器分配后分別供給視頻矩陣設(shè)備和硬盤(pán)錄像機(jī)使用，硬盤(pán)錄像機(jī)將模擬視頻信號(hào)壓縮成視頻流用于發(fā)布和存儲(chǔ)(如圖2)。水閘調(diào)度控制室(或基層局控制室)、直屬局控制室、沂沭泗管理局、淮河水利委員會(huì)可以通過(guò)局域網(wǎng)、城域網(wǎng)訪問(wèn)硬盤(pán)錄像機(jī)，調(diào)用實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像和錄像資料，并通過(guò)硬盤(pán)錄像機(jī)控制前端圖像采集攝像機(jī)。

圖 2 水閘圖像采集信號(hào)傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

　　為滿足各管理局對(duì)水閘監(jiān)視圖像信息顯示的需求，各橋頭堡控制室、基層局控制室、直屬局控制室、沂沭泗管理局、水利廳均配置視頻解碼器，該設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將硬盤(pán)錄像機(jī)壓縮的視頻流還原成模擬視頻信號(hào)，用于后端信息顯示設(shè)備。

　　監(jiān)控中心管理平臺(tái)軟件

　　管理平臺(tái)軟件系統(tǒng)，將水、工情綜合數(shù)據(jù)庫(kù)(工情基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)工情數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻圖像)等信息進(jìn)行發(fā)布和分析，并通過(guò)統(tǒng)一的身份認(rèn)證向用戶提供適合的信息展現(xiàn)。

　　系統(tǒng)由應(yīng)用支撐平臺(tái)、水閘視頻監(jiān)視信息查詢管理等模塊組成。支撐平臺(tái)作為整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和框架為其他應(yīng)用模塊提供統(tǒng)一身份驗(yàn)證和信息交換接口;工程調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)對(duì)水利工程和設(shè)施的實(shí)時(shí)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，具備對(duì)閘門(mén)運(yùn)行調(diào)度指令、工作狀態(tài)、水位、流量等有關(guān)信息的傳輸、存儲(chǔ)、查詢、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)及有關(guān)管理等功能;水閘視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)通過(guò)直觀的視頻監(jiān)控對(duì)間站運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視管理，提供有線設(shè)備的管理、視頻數(shù)據(jù)的采集處理、多級(jí)視頻監(jiān)視等功能。

　　用戶通過(guò)統(tǒng)一的管理后臺(tái)維護(hù)用戶角色定義和權(quán)限分配，利用標(biāo)準(zhǔn)化的信息共享技術(shù)向外提供開(kāi)放接口，方便應(yīng)用集成。并對(duì)已有系統(tǒng)進(jìn)行集成，避免重復(fù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)信息共享。[nextpage]

　　項(xiàng)目特色

　　本項(xiàng)目的視頻監(jiān)控系統(tǒng)融合了視頻編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、流媒體技術(shù)和嵌入式技術(shù)的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。這種視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種全數(shù)字化、全網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)，可以同現(xiàn)有的多媒體系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)集成，方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的共享。

　　支持多人同時(shí)監(jiān)控(或多監(jiān)控中心)、跨區(qū)域分級(jí)監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)多達(dá)幾千個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的超大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)，還擁有高質(zhì)量的視頻圖像、強(qiáng)大的用戶管理功能、系統(tǒng)的兼容性、方便的可擴(kuò)展性等眾多優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今最先進(jìn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)之一。

　　多級(jí)異構(gòu)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，采用有線、無(wú)線(微波等)及光纖線路等通信網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻信號(hào)。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　網(wǎng)絡(luò)瀏覽

　　共享平臺(tái)內(nèi)用戶經(jīng)授權(quán)后，能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)Web瀏覽器瀏覽實(shí)時(shí)和歷史圖像;測(cè)覽歷史圖像數(shù)據(jù)時(shí)，可以根據(jù)時(shí)間、事件等信息分類進(jìn)行。

　　圖像管理功能

　　共享平臺(tái)內(nèi)用戶經(jīng)授權(quán)后，可顯示、存儲(chǔ)、檢索、回放所選攝像機(jī)實(shí)時(shí)圖像，可遠(yuǎn)程回放前端的任一攝像頭的有效時(shí)段內(nèi)的歷史圖像，時(shí)間根據(jù)服務(wù)器存儲(chǔ)空間大小可設(shè)，回放方式有逐幀、慢放、常速、快速以及放大、縮小等多種方式。

　　遠(yuǎn)程多級(jí)聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)訪問(wèn)

　　遠(yuǎn)程多級(jí)聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)訪問(wèn)功能可以將監(jiān)控點(diǎn)的圖像、聲音通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸至更高級(jí)別的監(jiān)控中心，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供快捷、直觀的信息，提高了處理突發(fā)事件的反應(yīng)能力。

　　遠(yuǎn)程多級(jí)聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)訪問(wèn)采用多級(jí)別多中心級(jí)聯(lián)的體系結(jié)構(gòu)，中心系統(tǒng)主要由中心系統(tǒng)管理服務(wù)器、主控制軟件、IP矩陣、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器等一系列模塊化設(shè)備構(gòu)成。中心管理服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，其它的模塊、前端設(shè)備以及權(quán)限、用戶所操作的各項(xiàng)功能都是由該模塊來(lái)管理控制。系統(tǒng)中除了中心系統(tǒng)管理服務(wù)器以外，其他的模塊設(shè)備則可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目需求隨意增減，充分地體現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性和實(shí)用性。

　　系統(tǒng)底層是一些分布較多的前端視頻設(shè)備，這些設(shè)備是目前市場(chǎng)主流的多種成熟品牌的嵌入式硬盤(pán)錄像機(jī)、視頻服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備。由這些視頻設(shè)備將壓縮的視頻點(diǎn)的音視頻信號(hào)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸給所屬中心的中心系統(tǒng)管理服務(wù)器。

　　所有用戶都要到系統(tǒng)中心進(jìn)行認(rèn)證之后才能行使自己的權(quán)限功能。

▲ 圖3 沂沭泗局主要水閘運(yùn)行圖像實(shí)時(shí)采集與傳輸系統(tǒng)拓?fù)鋱D[nextpage]

　　錄像管理

　　本地錄像存儲(chǔ)由后臺(tái)管理人員在進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控時(shí)，臨時(shí)需要進(jìn)行抓拍錄像保存時(shí)采用，其所抓拍錄制的文件保存在管理人員的辦公監(jiān)控計(jì)算機(jī)本地硬盤(pán)中，只能供計(jì)算機(jī)本地用戶進(jìn)行檢索調(diào)用回放。

　　遠(yuǎn)程錄像存儲(chǔ)由網(wǎng)絡(luò)管理中心的錄像文件服務(wù)器負(fù)責(zé)實(shí)行骨干網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，其根據(jù)管理人員的需要提前設(shè)定好存儲(chǔ)的觸發(fā)條件。

　　系統(tǒng)統(tǒng)安全管理

　　系統(tǒng)實(shí)行操作權(quán)限管理，按工作性質(zhì)對(duì)每個(gè)用戶賦于相應(yīng)權(quán)限等級(jí)，系統(tǒng)登錄、操作都要進(jìn)行權(quán)限查驗(yàn);系統(tǒng)所有重要操作，如登錄、控制、退出、報(bào)警確認(rèn)等，均有操作記錄，系統(tǒng)可對(duì)操作記錄進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)，所有操作記錄具有不可刪除和不可更改性;保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)和信息不被竊取和破壞;系統(tǒng)保存的所有重要數(shù)據(jù)，包括用戶信息、操作記錄、日志等，都具有不可刪除和不可更改性。

▲ 洪水調(diào)度過(guò)程中，某一控制點(diǎn)的動(dòng)作，往往會(huì)產(chǎn)生一連串的反應(yīng)

　　結(jié)語(yǔ)

　　近年來(lái)，在水利部“以水利信息化帶動(dòng)水利現(xiàn)代化”的發(fā)展思路推動(dòng)下、防汛指揮及信息化建設(shè)的不斷深入，新的技術(shù)手段不斷的提高和豐富，信息來(lái)源和種類日益擴(kuò)展，建立一個(gè)統(tǒng)一的展示平臺(tái)和信息集成分析平臺(tái)成為可能。通過(guò)本系統(tǒng)的實(shí)施，可實(shí)時(shí)采集各有關(guān)重要站點(diǎn)的水位、閘門(mén)啟閉等數(shù)據(jù)，及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控視頻，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的集成和分析。通過(guò)不同的顯示界面及方式，在省廳、直屬局以及基層局等單位進(jìn)行生動(dòng)、形象、直觀的展示與管理，可以從宏觀上考察本工程的6個(gè)水利樞紐工程、防汛設(shè)施的整體布局，了解每處工程的作用及各類設(shè)施之間的相互關(guān)系，進(jìn)一步提高防汛決策管理水平，并為可視化實(shí)時(shí)會(huì)商環(huán)境提供必要的技術(shù)基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)水利信息傳輸快速化、業(yè)務(wù)管理高效化、指揮調(diào)度科學(xué)化。