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立足多业务整合,水利安防应用搭上“高速列车”

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    近年来,中国洪涝、枯旱灾害不断,国家有关水利部门希望通过规划性的水利工程对全国水文进行调节,而众多水利工程先后布建,水利工程方希望可以对重要设施、设备及水文变化进行监控、入侵报警,甚至是通过一套实用性高的系统进行自动化管理及防范。特别是在洪涝、枯旱等现象发生的时候,通过相关系统进行各地水利情况的综合可视监控,并实行远程实时指挥调度。在这样的需求下,近年来中国不但兴建了大量的水利工程,而水利安防系统的应用也逐渐旺盛,视频监控、门禁、防盗报警、周界防范、视频指挥调度及综合管理平台等安防系统,逐渐在水利工程安防、管理与防汛防旱指挥调度工作中闪烁出其“金子的光芒”。

    鉴于水利工程安防系统应用环境多为地理生态环境恶劣的野外,或温度、湿度变化十分显著的水利设施如集水井等,而且水利工程安防应用主要以水文监测、安全生产及自动化管理为主,其应用有着十分明显的特征,应用集中在监控系统,主要监控位置包括大坝、水位、出水口和电厂内部水轮机、主控设备、传输通道、地下廊道,以及电厂周围的出入口、电力设备等,主要起到设备、水文状态监控和人员操作管理,以及安全保卫功能。本文就水利安防市场的整体发展方向、特殊要求、多业务整合、技术应用趋势等作出探讨。

多方利好 水利安防应用搭上“高速列车”
    2006年,国家水利部颁发了关于水利工程强制性安装安防系统的相关政策,水利安防大范围应用拉开帷幕。2008年底,中国推出“四万亿扩大内需投资计划”,其中水利工程建设“榜上有名”, 2008年冬与2009年春全国水利工程追加投资为200亿元,并将于2009年中加大相关投入。与此同时,水利部发表公告称,2008年下半年及2009年中国水利新开工重大施工项目108个,项目总投资额高达1348亿元。这对从事水利工程的安防企业来说,无疑是利好的消息。

    据水利部资料显示,目前我国有各类水库8.5万余座,水库总库容达5542亿立方米,约相当于全国河流年径流总量的五分之一。全国水库防洪保护范围内有3.1亿人口、132座大中城市、4.8亿亩农田;全国水库等水利工程年供水能力约6000亿立方米,包括北京、天津等在内,全国有100多座大中城市,主要或全部依靠水库供水;水电装机容量已突破1亿千瓦,占全国总发电装机容量的24.24%,水电年发电量占全国总发电量的14.77%。

    此外,浙江大华技术股份有限公司系统集成事业工程部经理吴益青介绍道,目前全国水利资源主要集中在西南的四川、云南和贵州。这些地区的河流落差大,往往在一条河流上隔几公里就新建一座电站,如贵州的乌江流域、云南的澜沧江流域和四川的金沙江流域。通过初步统计,这些地区近两年新建的梯级电站达百座,且还有增长之势。一些如三峡、向家坝、溪落渡、龙滩等这样的大型水利工程投资达数百亿甚至千亿。

    “目前沿长江、黄河流域的水利工程众多,且多为大中型水利工程,安防的需求日趋旺盛,”北京华纬讯电信技术有限公司技术工程师闰之补充道。

安防系统门槛高 采购多以国内外知名品牌为主
    水利工程安防应用涉及的地理环境幅员广阔,天气与气候复杂多变,大部分应用环境处于-20度至50度的温差变化、10%至90%的湿度变化中,而且多要求系统可以365*24小时持续不断地运行,所以对安防产品、系统的稳定性等性能要求十分高。[nextpage]

    因此,在安防产品、系统的选购上,用户会有比较高的要求,采购多以国内外品牌为主,如目前已建最大的三峡工程、葛洲坝水电站等,招标时就指定采购PELCO、松下等国外知名厂家以及海康、大华等国内知名厂家的产品。对于厂家来说,要进入水利安防市场,门槛会比较高,正如大华吴益青介绍,三峡工程要求厂家的产品必须能够在两到三年的时间内持续运行,并需要厂家专门派遣技术人员进驻库区对设备与系统进行定期的巡查、维护,保修期也远比其它行业安防应用的要求高,一般保修期需要两到三年。

    总体来看,水利工程对安防产品、系统的需求有别于其它行业应用,下面分别就产品防护设计、产品功能及网络化等方面进行介绍。

    针对视频监控面对的恶劣天气环境,室外摄像机在产品设计特别是防护罩设计上需要遵循八个要求。天津天地伟业数码科技有限公司公检法运营部产品经理姚亚介绍,前端监控设备必须确保能够在高温、严寒等特殊环境下正常运行,配备雨刷和防护罩,并在防护罩上具备防水、防尘、防晒、防腐蚀、防冻、防雷等方面的设计。同时,针对河道监控等野外无人值守区域的监控,还需要有防爆、防拆等方面的设计。

    水利工程多翻山越岭,甚至跨越多个省市,如南水北调、东水西引等工程,跨越十几个省份,部分监控点远离可直接供电地点,因此如何进行恰当的供电成为一大难题。针对这种情况,在供电方面多分两个方面进行。“在离工程库区、可供给电源点近的地方采取就近直接供电的方式,而在泵站、河道监测站等方面则通过太阳能供电和蓄电池等方式进行解决。”华纬讯闰之介绍道。

    此外,水利水文监控对摄像机的选择要求十分严格,特别对摄像机的清晰度和监控系统的实时性要求十分高。

    如在集水井监控中,大多使用黑白摄像机。上海贝尔阿尔卡特网络集成事业部产品经理董皓卿解释道:“集水井下光线条件十分差,普通安防摄像机难以拍摄到超过600线清晰度的视频图像,因此需要加装辅助光源,并采用黑白摄像机进行监控。”据其介绍,在大部分水利安防监控中,黑白摄像机的安装占整个工程视频监控的10%左右。

    而针对泄洪闸、阀门等实时监控要求非常高的地方,一般以模拟监控系统为主,而比较少考虑数字化的系统,这与目前水利市场追求数字化系统的导向有着比较大的差异。上海贝尔阿尔卡特董皓卿介绍道,这些部位的监控需要十分精准的监控与报警,以泄洪闸为例,发生事故时一秒的差别,对整个事件的发展都有着显著的差异,因此实时性要求非常高,而目前市场上的监控产品在实时性方面仍然以模拟产品为优,因此水利工程方对这些关键部位的监控一般采用模拟监控系统。

远程网络控制成趋势 多业务整合与智能化呼声渐高
    水利工程涉及的是国计民生的大事,各省份防旱防汛指挥调度中心会对水利工程方要求进行水利水文监测图像的共享。因此,远程联网逐渐成为安防系统的主流建设方式。

    根据国家水利部门相关规定,重要防汛监控点位的视频是必须与相关部门进行联接的,而且要求必须可远程控制。深圳中兴力维技术有限公司西北片区总经理赵玉介绍道:“水利工程的监测、监控系统基本上都要求连接以省、国家为单位的防旱防汛指挥调度中心,以备在事故发生时相关部门可以直接调用监控图像进行决策辅助。” [nextpage]

    因此,除了在水利工程地点安装安全防范产品外,也将在前端安置水质探测自动读取、远程阀门控制、自动控制等设备。“系统必须定时将观测、读取的数据传输至中心控制室进行计算分析、整理和记录,远程控制开关水闸等,并确保系统在各种恶劣天气情况下都能正常运行,满足系统各种信号相互传输的准确性。”天地伟业姚亚解释道。

多业务整合,综合管理平台促成高度集成化
    水利工程涉及到工业自动化、安防、水文水质监测、防旱防汛指挥调度等众多系统,建设方与综合解决方案提供商各处于不同行业领域,因此,在水利工程各子系统建设中,存在着系统建设各成体系,业务区隔等问题。随着生产、管理、指挥调度等各方面需求日益增长,多系统之间进行业务整合的需求逐渐爆发,通过综合管理平台方式集成水利工程各子系统的呼声越来越高涨。

    提高监控、监测效率,达成安防子系统与日常管理工作融合是水利工程大势所趋。上海贝尔阿尔卡特董皓卿认为,繁多的子系统建设各成系统并且孤立,不但没有完整而充分地发挥出水利工程方进行管理、监测等方面的作用,而且也给工程方日常管理工作造成了极大的不便,造成人力、物力等资源的浪费浪费。为促进多业务之间的融合,提高生产的效率,对水利工程各子系统进行整合势在必行。

    而华纬讯闰之则认为,针对近年国内洪涝灾害不断的现状,国家有关部门需要更高效地进行防旱防汛指挥调度。而目前各地水利工程多以市、县为单位进行建设,因此在先天上就存在着独立建设、本地化建设等不足,这与国家相关部门要求实行综合远程控制及指挥调度的目标相违背,多个系统分别接入省、国家水利信息中心,不但造成了资源的浪费,还造成了水利监测与防旱防汛指挥调度的不便。因此,寻求通过一个管理平台对工程数据进行综合的需求被提上日程。通过平台的方式将全部或相关资源进行整合,各子系统的资源可以通过视频指挥调度管理平台进行资源的共享,省水利指挥中心、工程方管理中心、管理员等可通过资源的共享及时了解工程方面发生的情况,如当洪水爆发时,水库的水位、涵闸等的监控图像,管理方、省防汛防旱指挥调度中心通过系统可及时进行了解,一方面给领导人作出决策提供依据,另外一方面,各方也可以通过系统进行可视讨论,决定并启动防洪防旱预案,甚至是通过系统实现涵闸的开关,最终实现自动化的水利管理。

    针对这种需求,目前水利工程安防市场开始产生一些变化。中兴力维赵玉介绍道,水利工程安防集成商不但作为整体解决方案商,为水利工程提供高度集成化的综合解决方案,另一方面也加强与设计院进行方案互动的研究,并开始承担工程商的角色向综合服务提供商过渡。

3G将成水利无线监控“助燃器”
    鉴于水利工程部分监测系统处于离库区中心较远的地方,甚至一些无人值守泵站、河道监测站位于崇山峻岭深处,有线网络难以到达或者是投资与收益比例差距较大,在这种情况下,无线网络传输成为最佳的选择。

    目前水利工程数据传输主要有两种方式,一是在库区、坝区采用自身专网或者租赁运营商光纤网络的方式进行数据的传输,另外一个方面是针对河道监控等野外或者离库区、坝区比较远的地方,采用无线传输的方式进行数据的传送。 [nextpage]

    无线传输方式无需铺设大量的光纤或者光缆,因此在控制成本方面有着天然的优势。针对目前无线网络不够稳定且带宽较低的情况,华纬讯闰之认为这是现有技术可以解决的,通过采用先进的视频压缩方式如MPEG-4、H.264等,可以使监控数据大大降低。而在部分监测要求不是非常高的监控点,可以采取选择部分图像进行传输而不是采用传输整段视频的方式,比如可在前端摄像机里设定为每秒拍摄数帧甚至一帧的图像,可有效解决目前无线传输带宽不足的问题。

    值得业界兴奋的是,目前国家已经对中国移动、中国联通、中国电信等运营商发放了3G的牌照,随着3G网络铺设逐渐完备,带宽不足的桎梏将迎刃而解。“随着3G基站建设狂潮的到来,3G将为无线传输带来质的变化。”天地伟业姚亚表示,3G网络建设完备之后,无疑将极大地加速无线传输技术在水利工程数据传输方面的应用。

IVS助力自动化管理
    智能化不单是大安防形势下的潮流,也是水利安防应用的主要技术趋势之一。水利工程设施众多,涵闸、泄洪闸、无人值守泵站、电厂等设施难以通过人力监控的方式达到很好的监控效果,通过视频智能分析技术加强设施、设备自动化管理的需求在水利工程中的需求也逐渐高涨。

    中兴力维赵玉分析道,水利工程方面本身就有工业自动化系统,因此对视频智能分析技术的了解颇深。目前水利工程方面应用视频智能分析技术比较少的根源,在于该技术方案本身的不完善,系统难以持续稳定地发挥作用,因此这种需求一直被压抑着。而随着近年国内外应用案例逐渐增多,视频智能分析技术逐渐得到完善,在部分行业应用方面开始显示出其卓越的辅助能力,这使水利工程方开始对其“兴趣”大增。

    针对这种情况,天地伟业姚亚认为视频智能分析厂家可以针对水利行业应用进行开发,如针对特定事件——闸门开关、水位警戒等方面进行算法研究。这一方面使视频智能分析更适应水利方面的需求,一方面也可以加快视频智能分析技术的发展与产品化应用。

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