【安防知识网】在水利系统中，视频监控系统的建设，能够为水利系统日常管理工作、防汛抗旱指挥调度带来更大的便利以及更高的工作效率。

　　项目建设的必要性

　　沂沭泗流域地处我国南北气候过渡地带，降水年内分布不均，多集中于汛期。降水年季变化较大，最大年雨量是最小年雨量的4倍多，主要河道源短流急、峰高量大，洪水陡涨陡落，往往在暴雨结束后的几个小时之内，主要控制站就出现洪峰，洪水预见期短、传播快。流域各主要河湖又相互联通，洪水调度过程中，某一控制点的动作，往往会产生一连串的反应，枢纽调度相互联动、互相制约，各直管控制性水闸调度十分频繁。

　　要达到在确保工程安全前提下，充分发挥防洪工程的作用，最大限度地减少受灾范围和洪灾损失，在提高防洪工程体系防洪能力的同时，建设防汛指挥系统是非常必要的，而水闸监视监控系统建设又是防汛指挥系统中非常重要的一环，有了畅通可靠的水闸监视监控系统，才能使各级防汛指挥部门及时掌握水情、雨情、工情实况及其发展趋势，作出洪水预报，下达调度指令，指挥抢险救灾。如果缺乏有效的可靠的系统集成手段，险情不能及时上报，上级指令不能迅速下达，就会贻误时机，造成不必要的损失。因此，沂沭泗流域的防汛任务越来越重，对直管工程监视监控手段的要求也越来越高，建设高效、可靠、先进、实用的水闸监视监控系统十分必要也迫在眉睫。

　　项目设计原则及目标

　　根据前期调研的沂沭泗水利管理局直管水闸监视系统的建设情况，结合沂沭泗水利管理局通信与网络系统的建设与规划，采取工程管理通信和防汛指挥调度通信相结合的方式，统一组网，资源共享，充分发挥现有通信与网络的整体效益。充分利用现有资源，减少投资费用。按照国际及国家的统一标准，做到结构化、模块化、标准化，按开放式系统要求进行设备及软件选配。

　　本系统工程在现有资源的基础上，新建及改造完善沂沐泗水利管理局直管水闸的监视监控系统，实现监视监控信息的上传下达，监视监控信息能够在基层局、直属局、沂沐泗局本部和水利厅之间共享。

　　系统组成及特点

　　本系统工程主要包括信息采集系统、通信网络系统和监控中心管理平台软件系统三部分组成，其中信息采集系统包括视频以及自动化工情信息采集两个部分，本文仅以视频信息采集系统为主(如图1)。

图1 图像采集设备网络拓扑图

　　沂沭泗水利管理局主要水闸运行图像实时采集与传输系统工程是在现有资源，包括已建的各个闸站的计算机监控系统、视频监视系统、自动化网络系统以及相关水利专网、微波网等资源，实现省厅与沂沭泗水利管理局，沂沭泗水利管理局与下辖各个枢纽、基层局以及基层局与各闸站之间的网络互联、数据通讯交换。利用这些资源软硬件基础平台资源，通过增加相关自动化接口、网络设备、视频及监控采集、传输设备和相应的软件(开发的平台及应用软件)实现各闸站点视频图像、计算机监控信息上传至省厅、沂沭泗水利管理局，满足工程管理和防汛调度、指挥工作需要。 [nextpage]

　　视频监视信息采集

　　视频监视信息采集主要实现前端图像信息的采集、传输、视频压缩解码器、图像集中显示的功能。它既包括了固定图像信息采集也包含了移动图像信息采集，该系统可以实现10个桥头堡控制室、6个基层局控制室、3个直属局控制室对管辖闸坝图像的实时监视，并通过网络和部分现有控制设备对前端球形摄像机进行控制。该系统设计中还包括了防雷保护和备用电源，为系统稳定可靠运行提供充足保障。

　　闸门视频监视信息采集包括：图像采集设备、信号处理设备、信息显示设备。室外图像采集设备包括：固定图像采集设备和移动图像采集设备;信号处理设备包括：模数信号转换传输设备、视频压缩编码存储设备、视频解码设备、网络控制键盘;信息显示设备包括：液晶电视、控制电脑。

　　图像采集设备主要安装在各个主要闸站闸坝上下游、通信铁塔等固定位置，主要用于监控闸坝宏观场景、水位高度、闸门开启等实时情况。图像采集设备包括：各相关闸站原有摄像机、新增的全天候室外快球球机、摄像机安装杆、接地防雷保护、设备安装箱、三合一视频防雷器。

　　本系统共使用一体化摄像机21台(新增)、安装杆18根、接地防雷保护18套、设备安装箱21个、三合一视频防雷模块21个。

　　视频监视信息传输

　　因图像采集设备与信号处理设备之间距离长，采用传统模拟信号进行传输，信号衰减大且抗干扰能力弱，容易受环境影响、传输质量低劣、长期工作稳定性差以及一般传输线缆防雷保护问题，因此采用敷设光缆作为信号主要传输通道。将固定图像采集设备输出的模拟视频信号和控制信号，经过光电信号转换传输设备处理后通过光纤传输至水闸调度控制室(或基层局控制室)，在控制室将数字信号还原为模拟视频信号和控制信号。模拟视频信号经分配器分配后分别供给视频矩阵设备和硬盘录像机使用，硬盘录像机将模拟视频信号压缩成视频流用于发布和存储(如图2)。水闸调度控制室(或基层局控制室)、直属局控制室、沂沭泗管理局、淮河水利委员会可以通过局域网、城域网访问硬盘录像机，调用实时监控图像和录像资料，并通过硬盘录像机控制前端图像采集摄像机。

图 2 水闸图像采集信号传输系统网络拓扑图

　　为满足各管理局对水闸监视图像信息显示的需求，各桥头堡控制室、基层局控制室、直属局控制室、沂沭泗管理局、水利厅均配置视频解码器，该设备通过网络将硬盘录像机压缩的视频流还原成模拟视频信号，用于后端信息显示设备。

　　监控中心管理平台软件

　　管理平台软件系统，将水、工情综合数据库(工情基础数据、实时工情数据、实时监控视频图像)等信息进行发布和分析，并通过统一的身份认证向用户提供适合的信息展现。

　　系统由应用支撑平台、水闸视频监视信息查询管理等模块组成。支撑平台作为整个系统的基础和框架为其他应用模块提供统一身份验证和信息交换接口;工程调度运行管理系统对水利工程和设施的实时运行进行监控，具备对闸门运行调度指令、工作状态、水位、流量等有关信息的传输、存储、查询、数据库设计及有关管理等功能;水闸视频监控管理系统通过直观的视频监控对间站运行进行监视管理，提供有线设备的管理、视频数据的采集处理、多级视频监视等功能。

　　用户通过统一的管理后台维护用户角色定义和权限分配，利用标准化的信息共享技术向外提供开放接口，方便应用集成。并对已有系统进行集成，避免重复建设，实现信息共享。[nextpage]

　　项目特色

　　本项目的视频监控系统融合了视频编码技术、网络传输技术、数据库技术、流媒体技术和嵌入式技术的综合应用系统。这种视频监控系统是一种全数字化、全网络化的系统，可以同现有的多媒体系统、控制系统和信息系统集成，方便地实现数据和信息的共享。

　　支持多人同时监控(或多监控中心)、跨区域分级监控，可以实现多达几千个监控点的超大规模监控系统，还拥有高质量的视频图像、强大的用户管理功能、系统的兼容性、方便的可扩展性等众多优点，是当今最先进的视频监控系统之一。

　　多级异构视频监控网络，采用有线、无线(微波等)及光纤线路等通信网络传输视频信号。

　　系统结构特点

　　网络浏览

　　共享平台内用户经授权后，能通过标准Web浏览器浏览实时和历史图像;测览历史图像数据时，可以根据时间、事件等信息分类进行。

　　图像管理功能

　　共享平台内用户经授权后，可显示、存储、检索、回放所选摄像机实时图像，可远程回放前端的任一摄像头的有效时段内的历史图像，时间根据服务器存储空间大小可设，回放方式有逐帧、慢放、常速、快速以及放大、缩小等多种方式。

　　远程多级联网转发访问

　　远程多级联网转发访问功能可以将监控点的图像、声音通过IP网络传输至更高级别的监控中心，为领导决策提供快捷、直观的信息，提高了处理突发事件的反应能力。

　　远程多级联网转发访问采用多级别多中心级联的体系结构，中心系统主要由中心系统管理服务器、主控制软件、IP矩阵、流媒体转发服务器、网络存储服务器等一系列模块化设备构成。中心管理服务器是整个系统的核心部分，其它的模块、前端设备以及权限、用户所操作的各项功能都是由该模块来管理控制。系统中除了中心系统管理服务器以外，其他的模块设备则可以根据现场项目需求随意增减，充分地体现了整个系统设计的灵活性和实用性。

　　系统底层是一些分布较多的前端视频设备，这些设备是目前市场主流的多种成熟品牌的嵌入式硬盘录像机、视频服务器等网络视频设备。由这些视频设备将压缩的视频点的音视频信号通过TCP/IP网络传输给所属中心的中心系统管理服务器。

　　所有用户都要到系统中心进行认证之后才能行使自己的权限功能。

▲ 图3 沂沭泗局主要水闸运行图像实时采集与传输系统拓扑图[nextpage]

　　录像管理

　　本地录像存储由后台管理人员在进行实时视频监控时，临时需要进行抓拍录像保存时采用，其所抓拍录制的文件保存在管理人员的办公监控计算机本地硬盘中，只能供计算机本地用户进行检索调用回放。

　　远程录像存储由网络管理中心的录像文件服务器负责实行骨干网络存储，其根据管理人员的需要提前设定好存储的触发条件。

　　系统统安全管理

　　系统实行操作权限管理，按工作性质对每个用户赋于相应权限等级，系统登录、操作都要进行权限查验;系统所有重要操作，如登录、控制、退出、报警确认等，均有操作记录，系统可对操作记录进行查询和统计，所有操作记录具有不可删除和不可更改性;保证系统数据和信息不被窃取和破坏;系统保存的所有重要数据，包括用户信息、操作记录、日志等，都具有不可删除和不可更改性。

▲ 洪水调度过程中，某一控制点的动作，往往会产生一连串的反应

　　结语

　　近年来，在水利部“以水利信息化带动水利现代化”的发展思路推动下、防汛指挥及信息化建设的不断深入，新的技术手段不断的提高和丰富，信息来源和种类日益扩展，建立一个统一的展示平台和信息集成分析平台成为可能。通过本系统的实施，可实时采集各有关重要站点的水位、闸门启闭等数据，及时获取现场监控视频，实现自动化系统的集成和分析。通过不同的显示界面及方式，在省厅、直属局以及基层局等单位进行生动、形象、直观的展示与管理，可以从宏观上考察本工程的6个水利枢纽工程、防汛设施的整体布局，了解每处工程的作用及各类设施之间的相互关系，进一步提高防汛决策管理水平，并为可视化实时会商环境提供必要的技术基础，以实现水利信息传输快速化、业务管理高效化、指挥调度科学化。