水利视频监控系统（一）「完整解决方案实例」

        一、引言

        二、系统介绍

        2.1 监控点位选择

        2.2 系统总体结构

        2.3 工程实施中的关键点

        2.3.1 设备选型要求

        2.3.2 防雷要求

        2.3.3 监控中心建设

        三、软件平台

        3.1 软件系统架构

        3.2 软件主要特点

        3.2.1 视频监控与水雨情及工情数据库的整合

        3.2.2 水位报警联动

        3.2.3 适合水利行业应用的视频效果

        3.2.3.1 低延时视频

        3.2.3.2 预置位设置

        3.2.3.3 流域监控

        3.2.3.4 分级监控

        3.2.4 矢量电子地图

        3.2.5 自定义水利事件

        四、应用效益

        4.1 防洪救灾和水资源管理

        4.2 水污染处理

        4.3 航运管理

        五、展望和总结

        5.1 无线监控系统

        5.2 智能识别和检测

        5.3 结束语

        一、引言

        水利是国民经济的基础行业，我国地域辽阔，水利资源分布区域较广，大小江河、湖泊、水库和附属的堤坝、闸门、涵洞众多，要管理和利用好这些水资源和水利设施，做到日常管理与防汛指挥、抗洪抢险并用，远程的调度、检测和维护是必不可少的，这些是水利信息化即数字水利的主要内容，是带动水利现代化的重要措施。

        在数字水利系统的建设中，水利部门通过数字摄像、测量、遥感、地理信息系统、GPS等方式来实现数据的采集，通过光缆、卫星、微波等传输方式将数据进行处理、存储和利用，从而建立一个覆盖整个流域的信息化系统，本文论述的水利视频监控系统正是数字水利的重要组成部分，也是近期数字水利系统建设中的热点和亮点。通过该系统工作人员可在监控中心或者工作计算机上实时监控各个水利设施的情况，实时观测到水资源的现状，大大提高了工作效率;在抗洪救灾时刻，通过本系统可实现远程观测和指挥，特别是对于一些由于恶劣气候条件而导致人员难以达到的地区，该系统更是起到了不可替代的作用。

        北京聚英翱翔电子有限公司近几年参与建设了水利行业的多个视频监控系统，积累了丰富的系统设计和应用经验，特别是在水利视频监控软件开发上形成了显著特色，获得了水利部门领导的认可和好评。并有现成的大量的案例，不仅是水利，油田，煤矿，车联网、城市规划等都有现成的技术解决方案。并配合相使用RTU和DTU使用。本文将结合已建系统对水利视频监控系统软件平台的设计和应用进行重点论述。

        二、系统介绍

        2.1监控点位选择

        水利工程视频监控系统应根据水库、闸站、海塘、分滞洪区、重要测流断面等不同监控对象的特点，兼顾防汛及工程管理，合理选择监控点位。监控点位 布设应满足对以下监控对象的有效观察：

        水库：大坝、溢(泄)洪道、泄洪闸、泄洪洞、水位尺;

        闸站：闸站建筑主体、闸门、上(下)游水域及堤防、水位尺;

        堤防：堤顶、路面及附近水域;

        分滞洪区：分洪闸、爆破点;

        重要测流断面：水域、水位尺;

        避风港：水域。

        2.2系统总体结构

        在上图中我们将整个系统划为三级，第一级是省厅监控中心，第二级是各个县市的监控中心，第三级为各个大中型水库和水利工程设施管理处(监控站)及其管辖的各个监控点，这也符合水利行业分段管理，统一协调的特点。

        监控点和监控站之间的视频连接可采用模拟传输方式，通过线缆或者光纤传送模拟信号至监控站，而后在监控站进行数字化压缩，也可将视频信号直接在监控点进行数字化压缩并通过网络上传至监控站。

        各个监控站，县市监控中心和省监控中心间通过水利专网实现连接，压缩视频数据包在该网络上通过流媒体服务器转发或分发至客户端，用户通过客户端实现监控操作，以上操作均在各县市和省级监控中心的管理服务器管辖之下。

        管理服务器和流媒体服务器可实现多服务器级联，从而形成一个覆盖全省的视频监控系统。

        在条件许可的情况下，也可将监控点的视频信号以非压缩方式通过光纤传送到各个县市的监控中心，此时在各监控中心可看到完全实时的非压缩视频，效果更胜一筹，当然成本也有所提高。

        2.3.1工程实施中的关键点

        主要介绍水利视频监控软件平台的应用，在此仅对工程实施中的几个关键点作一介绍。

        设备选型要求

        在监控现场应选用高清晰的低照度摄像机，一般可选用一体化球型摄像机，如考虑采用红外方式作为夜间监控的手段，应考虑采用具备彩转黑功能的枪型摄像机，由于水利工程的覆盖面比较广，应选择高倍数摄像机以满足大范围监控的要求。

        作为核心的编码设备，在水利工程中推荐采用视频服务器实现视频的实时传输以满足低延时的要求，同时也可配备硬盘录像机实现录像备份。

        水利视频监控工程往往建设在野外，气候条件恶劣，特别是在系统使用最为频繁的抗洪救灾时刻，往往出现大风大雨等恶劣气候条件，所选用的摄像机等户外设备必须能在防雨、防腐蚀等恶劣环境下使用，支架和立杆必须考虑到抗台风的要求。

        现有的水利工程中，有不少未安装灯光照明系统，而夜间又往往是抗洪救灾的关键时刻，因而在系统设计时应充分考虑夜间监控的要求，通过灯光或者红外光实现夜间监控。

        2.3.2防雷要求

        水利工程往往建设在野外空旷之处，易受到雷电侵袭，监控点设备的电源一般在现场就近取用，也易受雷电波影响产生高压和浪涌电流，为了设备能可靠、长久地运行，摄像机杆和前端机箱须接地;对摄像机的视频信号均应配置防雷设备，以防止雷电对摄像机等设备的损坏;对各监控站点均应配置电源浪涌保护器，防止雷电的侵袭。

        2.3.3监控中心建设

        监控中心应确保采用成熟可靠的网络系统，用于安装服务器软件的计算机硬件设备必须稳定可靠，同时应充分考虑与视频会商系统的协同工作和设备复用，实现监控系统和会商系统的有机结合。

        三、软件平台

        3.1软件系统架构

        软件系统主要由管理服务器软件，客户端软件以及流媒体服务器软件组成，支持C/S和B/S两种模式。软件系统主要架构如下图

        管理服务器软件主要完成所有管辖范围内硬盘录像机、视频服务器的参数属性设定，用户、组、角色的权限设定，日常LOG文件的管理，以及数据备份、还原处理。

        流媒体服务器软件实现对音视频流转发，分发和流控，各个县市网络互联部分往往带宽比较低，容易造成拥堵，系统将配备相应的流媒体服务器实现数据转发以降低网间数据流量，防止网络瓶颈的产生，该服务器可按照网络拓扑进行级联。

        在用户操作电脑上安装客户端软件实现对监控点的监视和控制，同时实现录像、报警和管理功能，用户也可以不安装任何软件，直接通过IE浏览方式实现软件基本功能，即实现B/S方式的监控。

        GIS 服务器提供相应的地图数据，软件通过该服务器结合矢量方式的电子地图。水利数据库和相应的水利业务系统由水利部门提供开发接口，软件通过该数据库获取水雨情及工情信息，进而实现和水雨情及工情信息的联动。

        3.2软件主要特点

        作为一套平台型软件，当然应具有视频监控中诸如监控、录像、管理等基本功能，上述功能在众多的文献中均有详细论述，笔者不再赘述，下面重点介绍针对水利行业特点所作的开发和设计。

        接下文： 3.2 软件主要特点 四、应用效益 五、展望和总结