视频监控系统在水利行业中的应用

作者：童志林

来源：《中外企业家·下半月》 2014年第3期

童志林

（深圳市水务技术服务有限公司，广东 深圳 518001）

摘 要: 视频监控系统是一门集计算机技术、通信技术和数字视频技术于一体的综合系统，它以其直观方便、信息内容丰富而被广泛应用于许多场合，其特点有：标准化、可扩展性、可用性和可靠性、易用性、开放式结构、完善性等。水利工程中视频监控系统的运用主要有：集数据采集、调度监控和行政管理为一体的智能化系统，是实现水利工程信息化的重要环节。

关键词：水利工程；视频监控；网络；无线；智能

中图分类号：TU746 文献标志码：A 文章编号：1000-8772（2014）09-0096-02

收稿日期：2014-02-12

作者简介：童志林（1982-），男, 广东韶关人，本科，工程师。研究方向：网络技术及水利工程自动化应用。

2010 年12 月31 日，《关于加快水利改革发展的决定》指出：“水是生命之源、生产之要、生态之基。兴水利、除水害，事关人类生存、经济发展、社会进步……必须下决心加快水利发展……必须大力加强水利建设……力争今后10 年全社会水利年平均投入比2010 年高出一倍。”

为了积极响应国家，更好的应对现状，水利数字视频监控系统的建设已是迫在眉睫，它不仅是数字水利的重要组成部分，也必将成为近期数字水利系统建设中的热点和亮点。

一、水利视频监控系统为防汛抗旱的指挥调度提供决策依据

目前，在水利行业中，工作人员可以在监控中心通过水利视频监控系统可实现包括对我国江、河、湖泊、水库等的地表水、地下水的水量、水质等的持续观测，实时收集水资源数据；相关领导也可足不出户对此进行远程监控，对水资源开发、利用、管理、保护，实现水资源的合理调配。通过实时监控各个水利设施的情况，实时观测水资源的现状，可提高水资源的管理水平；同时，改善观测、测量工作人员的工作环境，提高工作效率，真正做到无人值守、少人值班。另外，水利视频监控系统还可为防汛抗旱的指挥调度提供及时、准确的决策依据。

可以说，水利视频监控系统在防洪抗旱、水资源管理、水污染处理、航运管理等方面都有着积极重要的作用，能使在一线指挥的相关领导及上级主管部门实时、客观、准确地了解水利工程设施的运行状况以及水体、水文的实际情况，真正起到“顺风耳、千里眼”的作用，进而使领导们运筹于帷幄之中，决策于千里之外，提高防汛抗旱指挥以及水资源调度管理水平，确保水利工程和水环境安全，从而真正使之成为人民日常生活和生命财产的守护神。

近几年出现了以流域和大区域为单位的大型联网监控系统，该类系统可使领导远程监视水利设施状况的同时，避免由于只看到单个水利设施而无法了解上下游各个相关站点情况的尴尬局面，在防汛抗洪过程中为各级领导提供了全局决策依据。在此情况下，新建水利视频监控系统必然将远程监视以及流域的整体监控作为必备的技术要求；同时，已建监控点也将逐步实现

联网改造和接入。各省水利管理部门为适合这种发展趋势逐步出台了相应的配套标准，以期实现水利视频监控的标准化，相关厂家应及时跟进这一标准化过程。

二、现有流域监控系统的分类

从技术上而言，流域监控系统必然对系统架构以及服务器平台提出了更高的要求，在此过程中，必须要实现服务器分布式部署，解决服务器级联、备份以及互相支援等问题，提高流媒体服务器的转发效率以满足大流量视频数据的转发和分发，并确保不堵塞现有水利专网。

由于水库大坝等水利监控点分布在较广阔的范围内，与监控中心的距离较远，利用传统的有线连接方式，线路铺设成本高昂，且施工周期长，有时因为河流山脉等障碍难以架设线缆。这些问题均可采用无线方式进行解决，所以无线传输方式在水利行业监控系统中比较受青睐，其所占比例越来越高。现有无线网络主要有以下几种：卫星通讯网技术；微波数据网传输技术；基于运营商的无线网络传输技术；无线局域网技术（包含WiMAX 技术）。

卫星通讯网技术由于成本较高，不适合水利行业大规模应用。水利部门可采用微波数据网传输技术进行视频传输，但是应尽量满足微波方式的视距传输要求，在空旷处建设效果较好。

基于运营商的无线网络传输技术也就是利用现有无线网络运营商平台进行网络传输，主要有中国移动的GPRS/EDGE网络和中国联通的CDMA 网络。这些网络的实际数据上传速度一般在60kbps 左右，在这样的带宽下视频效果不够理想，为更好的在该网络条件下进行数据传输，系统应针对视频编码及网络传输流控部分进行优化。而新推出的3G 网络理论上可基本满足传输实时视频的要求，但由于种种原因其稳定应用尚需时日。

无线局域网可以满足实时视频传输的要求，现有的无线局域网通过中继等方式显著提高了覆盖半径，已经可以满足中小型水利设施的网络覆盖要求。最新的WiMAX 技术可实现城镇无线覆盖的要求，当然WiMAX 技术成本还比较高，大规模推广尚有一定难度。

在水利行业中，建议采用无线局域网和基于运营商的无线网络传输技术相结合的方式，在较易铺设网络处建设无线局域网，在某些难点或不便铺设处通过CDMA 或者EDGE 传输视频。另外, 通过无线方式也可对车辆和人员进行移动视频监控，实现可视化的调度和指挥，在水利行业抗洪抢险作业中，人员、车辆的调度是重中之重。而在调度过程中，人员和车辆的位置和实时视频是关键信息，因而在系统中需要对GPS 定位系统和GIS 系统进行重点设计，确保调度人员快速确定相关人员和车辆的位置。

视频监控系统在获知现场情况的同时，应根据预案提供相应的资源分布图，例如汛期的物资储备情况、人员配备情况等并进一步通过系统实现现场指挥。在系统设计过程中，应做到和资源数据库的结合并实现双向的语音对讲；在条件允许的情况下，应和水利行业视频会商系统相结合，真正做到监控指挥一体化。

基于现状展望未来，视频监控系统智能化技术的逐渐应用将成为未来发展的方向。以往录像检索等工作是通过时间检索，此种方式搜索时所花时间往往很长，为确定某个场景需要进行多次检索，给工作人员带来较多的工作负担。为解决这一问题，在水利行业中逐渐出现了以事件检索为主的检索模式，如对一些专用水利事件（开关闸门等）进行分类检索并连动回放。这些事件信息可存放在专门的数据库文件中，并与视频信息关联，也可作为附加信息或用户信息嵌在视频流中，通过数据库检索或视频流搜索获得事件信息。该事件信息也可通过智能视频检测获得，从而实现更为有效和智能化的事件记录和检索模式。

智能视频检测技术近几年逐渐从理论阶段走向实用并成为未来视频监控系统的核心技术，视频检测已经在很多行业中获得了应用，对于水利行业而言，可在闸门开闭检测、决堤和漫溢检测、人体检测、水文监测方面发挥重要的作用，在技术上须对着重解决以下问题。

一是视频图像中运动对象是需要检测的感兴趣目标，所以智能视频检测常以检测图像内容的变化为主，对于水利监控而言，由于画面同时包含水面，而水面在动态变化，因此提高了视频检测的难度。但是，水面波纹具有形状不固定、相邻帧运动方向连续、纹理特殊等特点，基于这些特点，水面波纹的干扰可被排除。二是水利视频监控系统在夜间的应用较频繁，因而智能视频检测应针对光线条件不是很好的状况进行特别设计。三是在获取到异常情况后及时作出联动，如当人员违规进入坝区时，可在通过软件平台进行远程自动喊话进行吓阻，在系统建设中突出预防优先的策略。

三、总结

随着系统应用的逐渐深化和扩展，水利行业视频监控系统将逐渐朝数字化、网络化和智能化方向发展，应用面越来越广，大规模联网的流域监控成为发展趋势，利用各种无线通信技术扩展监控范围和预案提高快速决策和应急指挥能力，利用智能视频检测技术提高视频监控系统的自动化程度，将成为未来水利视频监控系统的重要特征。

参考文献：

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（责任编辑：陈丽敏）