視頻監控系統在水利設施中的應用及趨勢

　　2011年中央一號文件將水利工作擺上突出位置，預計未來(lái)十年將投資4萬(wàn)億推動(dòng)水利實(shí)現跨越式發(fā)展，水利行業(yè)將進(jìn)入未來(lái)發(fā)展的十年黃金期。數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化的視頻監控系統作為水利安防配套項目的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，其需求將出現強勁勢頭，目前主要應用于水庫智能化管理、河道實(shí)時(shí)監控和無(wú)人值守水電站。從趨勢上看，水利視頻監控系統未來(lái)將朝著(zhù)無(wú)線(xiàn)監控、智能識別以及大型聯(lián)網(wǎng)監控的方向發(fā)展。

　　1、水利視頻監控系統的概述

　　水利(waterconservancy)，指的是對自然界的水進(jìn)行控制、調節、治導、開(kāi)發(fā)、管理和保護，以防治水旱災害，并開(kāi)發(fā)利用水資源的各項事業(yè)和活動(dòng)。水利包括防洪、排水、灌溉、水力、水道、給水、污渠、港工八種工程在內，其中水力指水能利用，污渠指城鎮排水，進(jìn)入20世紀后半葉，水利中又增加了水土保持、水資源保護、環(huán)境水利和水利漁業(yè)等新內容，其含義更加廣泛。水利設施(waterconservancyestablishment)是指，對自然界的水進(jìn)行控制、調節、開(kāi)發(fā)、利用和保護，以減輕和免除水旱災害，并利用水資源，適應人類(lèi)社會(huì )和自然環(huán)境需要的設施。

　　2011年中央一號文件強調把水利工作擺上黨和國家事業(yè)發(fā)展更加突出的位置，推動(dòng)水利實(shí)現跨越式發(fā)展，力爭今后10年全社會(huì )水利年平均投入比2010年高出一倍。2010年我國水利投資是2000億元，高出一倍就是4000億元，今后十年每年超過(guò)4000億，未來(lái)十年投資超過(guò)4萬(wàn)億。同時(shí)提出從土地出讓收益中提取10%用于農田水利建設，充分發(fā)揮新增建設用地土地有償使用費等土地整治資金的綜合效益，可以預測該項措施使地方的配套資金可以達到要求，水利行業(yè)將進(jìn)入未來(lái)發(fā)展的十年黃金期。

　　我國水利行業(yè)的發(fā)展方向是水利信息化即“數字水利”。它是指依托現代通信、視頻監控報警、物聯(lián)網(wǎng)、計算機、遙感、GIS、GPS、多媒體技術(shù)和大規模存儲技術(shù)以及智能數字采集技術(shù)，將水利工作信息納入一個(gè)即時(shí)的可管理、可監控、可調度的科學(xué)平臺;從而為決策人員提供水資源調度、災情評估、洪水預警等決策依據，其中作為數字水利系統的核心中樞的監控指揮調度平臺成了整個(gè)“數字水利”建設環(huán)節中的重要控制性節點(diǎn)。

　　視頻監控系統是“數字水利”的主要內容，是帶動(dòng)水利現代化的重要措施。水利視頻監控系統就是采用微波通信技術(shù)、數字視頻處理技術(shù)、IP通信技術(shù)和光纖通信技術(shù)等先進(jìn)通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )圖像監控系統，將被監控現場(chǎng)的實(shí)時(shí)圖像和數據等信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )準確、清晰、快速地傳送到監控中心，監控中心通過(guò)視頻監控系統可以能夠實(shí)時(shí)、直接地了解和掌握各個(gè)被監控現場(chǎng)的當前實(shí)際情況。視頻監控系統在抗洪救災、水資源管理、水污染事件處理、航運管理等方面發(fā)揮了重要的作用，能使在一線(xiàn)指揮的有關(guān)領(lǐng)導實(shí)時(shí)、客觀(guān)、準確地了解水利工程設施的運行情況以及水體和水文情況。

　　2、視頻監控系統在水利設施中的應用

　　視頻監控系統在水利行業(yè)已得到廣泛應用，在抗洪救災、水文分析、水利工程建設和管理方面起著(zhù)重要作用。通過(guò)視頻監控系統，工作人員可在集成控制中心實(shí)時(shí)監控各個(gè)水利設施的情況，實(shí)時(shí)觀(guān)測到水資源的現狀，大大提高了工作效率;在抗洪救災時(shí)刻，通過(guò)本系統可實(shí)現遠程觀(guān)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，該系統具有不可替代的重要作用;迄今為止，絕大多數電站已經(jīng)實(shí)現自動(dòng)化控制，部分已經(jīng)實(shí)現“無(wú)人值班，少人值守”。

　　2.1監控點(diǎn)的設置

　　水利視頻監控系統應根據水庫、閘站、海塘、分滯洪區、重要測流斷面等不同監控對象的特點(diǎn)，兼顧防汛及工程管理，合理選擇監控點(diǎn)位。監控點(diǎn)位布設應滿(mǎn)足對以下監控對象的有效觀(guān)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(mén)、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：分洪閘、爆破點(diǎn);

　　重要測流斷面：水域、水位尺;

　　避風(fēng)港：水域。

　　2.2 主要應用

　　2.2.1 水庫智能化的管理

　　監測水庫蓄水水位，與水利數據庫聯(lián)動(dòng)——通過(guò)安裝視頻監控系統，工作人員可實(shí)時(shí)監測水庫蓄水水位，通過(guò)系統中的標尺刻度分析、水位警戒線(xiàn)分析等將水位報警和視頻聯(lián)動(dòng)結合起來(lái);監測的同時(shí)，和水利數據庫進(jìn)行結合和聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)掌握雨水情、壩體工情等信息，便于領(lǐng)導和工作人員及時(shí)判斷、快速決策，這一應用對于抗洪救災的快速和科學(xué)決策有著(zhù)顯著(zhù)的促進(jìn)作用;

　　閘門(mén)狀態(tài)監控——視頻監控系統與閘門(mén)群控技術(shù)配套使用，實(shí)時(shí)監視閘門(mén)運轉和水流控制情況，保證閘門(mén)的正常開(kāi)啟運轉。操作人員不可能時(shí)時(shí)刻刻時(shí)守在監視器屏幕前盯著(zhù)異常情況的發(fā)生，這就需要智能視頻分析的幫助，通過(guò)對規則的設定，一旦泄洪閘門(mén)附近出現有人入侵、徘徊、滯留、放置危險物品、破壞閘門(mén)等異常情況時(shí)，立即報警，并與語(yǔ)音對講聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行語(yǔ)音通報;[nextpaga]

　　周界入侵檢測——利用視頻監控系統設置虛擬警戒區監視橋頭堡的安全狀況、水庫和壩區等周界安防情況，判別人員入侵并與報警系統聯(lián)動(dòng)。

　　實(shí)時(shí)監控水庫的溢洪道等地方，保證泄流的安全進(jìn)行。

　　2.2.2 河道實(shí)時(shí)的監控

　　通過(guò)安裝視頻監控系統，能及時(shí)了解上下游河流的水文情況、雨水情況、堤壩情況，防止決堤漫堤等災害事故的發(fā)生。

　　監測水面是否清潔，河道內水草是否及時(shí)清理，如有石油泄露、水面垃圾堆積時(shí)進(jìn)行分析和報警，從而保證河道暢通、水質(zhì)清潔。

　　監控河道沿線(xiàn)重要地段的工程情況、安全狀況，防止對水利設施的破壞。

　　與水文監測儀等設備配合使用，可以遠程監控水文監測儀的直觀(guān)視頻圖像等。

　　2.2.3 實(shí)現水電站的無(wú)人值守

　　以水電站為代表的水利工程設施多在室外，且很大部分是無(wú)人值守或少人值守狀態(tài)，禁止人、車(chē)、物的進(jìn)入。一旦遭到人為破壞，會(huì )對生產(chǎn)生活造成非常嚴重的影響。通過(guò)在無(wú)人值守水電站設置警備區域，視頻監控系統識別出設定區域內突然出現的入侵物體，與報警系統實(shí)現聯(lián)動(dòng)及時(shí)發(fā)出報警信號，并通過(guò)手機、無(wú)線(xiàn)等方式通知管理人員。這一應用，可以大大提高水電站的工作效率，減少工作人員數量，推動(dòng)水電行業(yè)的信息化、現代化發(fā)展。

　　3、發(fā)展趨勢

　　從產(chǎn)品需求上來(lái)看，目前各地實(shí)施水利工程建設時(shí)，安防已經(jīng)是必須配套的子項目。除去即將投入建設的水利工程外，一些已經(jīng)運行的水利工程還將補充安防子系統，但就全國水利工程安防系統應用情況來(lái)說(shuō)還是偏低，所以未來(lái)幾年，以視頻監控為代表的水利安防產(chǎn)品需求將出現強勁勢頭。

　　從視頻監控技術(shù)上看，發(fā)展趨勢是：

　　3.1 無(wú)線(xiàn)(3G)監控系統

　　由于水利監控點(diǎn)分布范圍廣闊，與監控中心的距離較遠，利用傳統的有線(xiàn)連接方式，線(xiàn)路鋪設成本高昂，而且施工周期長(cháng)，有些時(shí)候架設線(xiàn)纜還會(huì )遇到山川河流的阻礙。

　　隨著(zhù)3G通信技術(shù)的發(fā)展，3G網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器，3G網(wǎng)絡(luò )攝像機等前端設備及配套的平臺軟件也相應出現。3G視頻監控業(yè)務(wù)突破了原有視頻監控在地域、技術(shù)、成本等方面的限制，利用高帶寬的無(wú)線(xiàn)接入，支持在任意地點(diǎn)上傳現場(chǎng)圖像、在任意位置接收遠方圖像，并和固網(wǎng)視頻監控系統融合，實(shí)現隨時(shí)隨地、無(wú)所不在的視頻監控應用，同時(shí)具備專(zhuān)為無(wú)線(xiàn)環(huán)境開(kāi)發(fā)的帶寬自適應能力，能夠有效保證視頻數據的連續性和穩定性?，F在，3G視頻監控系統已成為水利視頻監控系統的熱點(diǎn)，引入3G無(wú)線(xiàn)方式可以解決上述問(wèn)題，還可以對抗洪車(chē)輛進(jìn)行視頻監控，實(shí)現可視化的調度和指揮。

　　3.2 智能視頻監控

　　智能視頻監控(IVS)是利用計算機視覺(jué)技術(shù)對視頻信號進(jìn)行處理、分析和理解，在不需要人為干預的情況下，通過(guò)對序列圖像自動(dòng)分析對監控場(chǎng)景中的變化進(jìn)行定位、識別和跟蹤，并在此基礎上分析和判斷目標的行為，能在異常情況發(fā)生時(shí)及時(shí)發(fā)出警報或提供有用信息，有效地協(xié)助安全人員處理危機，并最大限度地降低誤報和漏報現象。如水庫智能化管理、周界入侵檢測等就是智能視頻監控在水利安防中的應用。

　　在現有的視頻監控系統中，對突發(fā)事件和關(guān)注點(diǎn)主要依賴(lài)人工檢查和分析，容易出現漏判和誤判，同時(shí)系統數據越來(lái)越龐大，使水利部門(mén)工作人員的分析和處理工作量大大增加，從而影響了系統的應用效率?，F在，已經(jīng)有一些安防系統平臺進(jìn)行了智能分析的嘗試，如標尺刻度分析、閘門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)分析、禁止游泳區域警戒線(xiàn)分析等。智能視頻檢測監控技術(shù)在未來(lái)的水利應用發(fā)展中將有廣闊的前景。利用智能識別和檢測，大大提高安防人員的工作效率是大勢所趨。

　　3.3 以流域和大區域為單位的大型聯(lián)網(wǎng)監控系統

　　以往的水利視頻監控系統主要為防汛抗洪服務(wù)，在汛期保障水利設施的安全;而且以單個(gè)水利工程設施的監控為主，為本地水利工作服務(wù)，缺乏共享機制。隨著(zhù)視頻監控系統在水利行業(yè)的進(jìn)一步推廣與應用，逐漸出現了以流域和大區域為單位的大型聯(lián)網(wǎng)監控系統。所屬各地的水利基礎設施的監控系統都通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)、整合、擴充與延伸，實(shí)現各個(gè)系統的互聯(lián)互通，對重點(diǎn)水利工程實(shí)現集中監督和統一管理，實(shí)現國家、流域、省、市、縣等多級防汛指揮機構對水利工程圖像的同步、實(shí)時(shí)、直觀(guān)的監視與控制。將單個(gè)水利工程設施進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)、整合、擴充與延伸，實(shí)現各個(gè)系統的互聯(lián)互通，是水利安防未來(lái)的又一個(gè)發(fā)展方向。

　　最后，隨著(zhù)嶄新的應用模式和市場(chǎng)機遇不斷涌現，視頻監控系統的自動(dòng)化程度和整合程度不斷提高，幫助進(jìn)一步加強水利行業(yè)領(lǐng)導們的準確決策水平和應急指揮能力。我們有理由相信，水利行業(yè)視頻監控系統的應用面將越來(lái)越廣泛?！　?/p>