水利行业视频监控标准探讨 - 安防知识网

水利信息化是水利现代化的基本标志和重要内容，是国家以信息化改造和提升传统产业思路在水利行业的具体体现，是带动水利现代化的重要措施之一。

随着水利信息化事业的发展，浙江省水利行业近期在杭州、湖州等地陆续实施了水利视频监控项目，为防汛和水资源管理提供了直观有效的管理手段。但由于这些系统都是分散建设的，存在架构不同，设备多样，互不兼容等问题，对水利视频监控系统向流域化和网络化方向发展带来了不少问题，往往在防汛的关键时刻，由于系统的兼容问题，决策人员无法远程观测到流域各个已建监控点的实时情况，为解决上述问题急需一套水利流域的视频监控标准，对各个视频监控系统进行统一规范和实施，从而做到功能统一、易于兼容和扩充方便。

环境要求
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、防腐蚀等设计，支架和立杆必须考虑到抗台风的要求，主要要求如下。

一般要求
摄像机支架和立杆以及云台可在12级风力时正常工作，在大风情况下不出现明显的晃动，不影响视频的观看效果。充分考虑水域周围湿度较高，在某些入海口处水汽中盐分较高的特点，所选用的设备应考虑防盐雾、防腐蚀、防锈蚀、防变形等问题。大部分的水利工程处于野外，容易成为偷盗的目标，因而在施工时应充分考虑到防盗、防砸等要求。总体而言，室外防护罩的防护等级应不低于IP65。

夜间监控要求
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，可采用射灯照明或者红外两种方式。建议优先选用射灯照明模式。夜间监控中，辅助照明设备开启时投射到被监视区域的有效照度应不低于40W白炽灯的照度。红外摄像机的有效监视距离应根据实际状况确定，室外一般不应低于30米。

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。

功能要求
水利视频监控系统除具备普通监控系统监视，摄像机转动等基本功能外，还应该突出以下几部分功能。

电子地图
由于水利行业的业务系统中多采用电子地图驱动的方式实现各种操作，因而建议在视频监控系统中结合地理信息系统（GIS），从而实现基于矢量方式电子地图的操作和界面。[nextpage]

和水利数据库的联动
单纯视频监控系统发挥的作用比较有限，如果和水利数据库进行结合和联动，在监控的同时实时掌握水雨情及工情等信息，对于抗洪救灾的正确决策将起到显著的促进作用。

建议系统在监控实时视频的同时，可通过标准的实时水雨情及工情库表结构获得现有闸门和水库的水雨情及工情信息，同时可实现水雨情及工情信息和视频信息的有效联动，例如在水位超过某个警戒值时联动视频实现报警，便于领导和相关人员及时做出决策。

图片发布功能
系统应具有图片发布功能，对实时监视图像进行截图，生成图片上传到服务器并通过网络发布。由于水利监控领域的目标大部分是缓变的目标，例如水位的上涨，闸门的开启等等，所以水利视频监控中在保证视频清晰度的前提下可适当降低帧率，从而减少码流，在绝大部分情况下，采用图片方式的监控（1帧/秒）也可满足要求。

系统互联互通接口
系统应提供相应的互联互通二次开发接口，供其它业务系统或上层系统接入，主要包含视频传输，视频解码以及通用命令接口。

体系架构
水利视频监控系统由各级监视中心和监视站组成。在省级、市级、县（市、区）级水利主管部门和防汛指挥中心分别设置监控中心，在水利工程管理等单位设置监视站。监视中心和监视站通过计算机网络连接，构成多层多结点的网状结构（如图1所示）。

在这种体系结构中，监视站将与一个或多个前端监视点直接相连，采集前端监视点的实时图像和其它相关数据信息，并对其进行管理和存储。这种情况下，一般的监视站均为大中型水利工程的直接管理部门。监视中心则控制、监视、管理、调阅本辖区内监视站的所有图像信息，并向公众发布实时工况图像信息。

而市级、县（市、区）级监视中心配置视频流媒体服务器，可向同级政府有关部门及上级监视中心提供图像信息。省级监视中心则通过统一的网络监控管理平台，根据实际需要控制、监视、管理、调阅省内监视站的图像。

这种架构适合流域监控的要求，是未来发展的主流方向，充分体现了流域监控的特点，同时在防汛时刻确保各级领导和决策人员可以通过网络系统获取实时视频信息。

视频技术指标
编解码标准推荐采用MPEG-4/H.264，视频主观清晰度应达到4分以上，分辨率达到D1（704 x 576），此时的码流应可控制在1M以下。而视频帧率应为可调，PAL从1/16-25帧/秒可调。NTSC应为1/16-30帧/秒可调，视频输出码率应为每路32K-2M，可调。[nextpage]

音频技术指标
在水利视频监控中，可适当添加音频模块，如通过视频发现有非法进入水域的行为，可喊话提醒，要求此时的音频质量与普通电话的语音质量相当。

网络指标
一般情况下可利用水利专网实现视频传输，但考虑到视频码流比较大，建议租用独立的网络信道进行视频传输，该信道应与水利专网互联，从各个监视站到市县监视中心的网络可采用租用方式。在经费允许的情况下可直接用光纤传输模拟视频到中心，光纤采用租买结合的方式进行铺设。在某些信道较差或常规信道无法到达的场合，可采用无线信道。

应支持TCP、UDP、RTP、组播等方式传输压缩码流，能支持网络实时浏览任意一路或多路的视频图像，查看视频设备运行状态，控制、操作前端监视点的设备；应支持pppoE协议宽带拨号接入Internet，支持DNS；应支持DHCP协议自动获取IP地址；实时视频延时不超过0.5秒；每个用于转发的服务器至少支持60路D1实时视频数据流的并发网络传输，每路码流在1M左右。

存储指标
用于存储的设备应满足以下指标：支持8个以上内置硬盘，支持每路图像录像资料以D1分辨率保存1个月以上(含一个月)，宜使用SATA接口硬盘；支持硬盘异步启动保护硬盘功能；支持录像状态检测；支持硬盘故障预警（SMART自检测、分析、报告技术）及硬盘故障报警。

未来标准制定工作
本标准的制定和实施时间均较短，和电力、公安的行业的标准相比还有许多需要完善之处，下阶段将主要进行以下工作。

系统接入和互通规范
现有标准仅仅要求开放系统接入和互通的接口，但是未对其进行规范，在互联互通时难度较大，下阶段考虑按照公安方式制定相应的接口规范，统一数据传输、视频解码和命令接口。

水利预案的联动
在防汛抗洪中，预案起到了相当关键的作用，将现有的视频监控系统结合到预案中并和预案联动将大大促进其效力的发挥，在前期湖州和杭州的项目中已经初步尝试将水位报警和视频联动，起到了一定的作用，下阶段的标准化工作中将进一步完善该部分工作。

智能系统的扩展
在现有的水利视频监控系统中，主要依赖人工分析突发事件和关注点，容易出现漏判和误判，同时，随着视频监控系统的发展，系统规模越来越大，视频系统存储和包含的数据量往往以TB作为单位，形成了真正的海量数据，使水利部门工作人员的分析和处理工作量大大增加，从而影响了系统的应用效率。下阶段可以在标准中逐渐推荐使用一些常用的智能算法，例如标尺刻度分析、闸门开启状态分析、禁止游泳区域警戒线分析等算法，此类算法将通过标准结合到现有的视频监控系统中。