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视频监控系统在水利设施中的应用及趋势

预计未来十年将投资4万亿推动水利实现跨越式发展,水利行业将进入未来发展的十年黄金期。数字化、网络化、智能化的视频监控系统作为水利安防配套项目的热点和重点,其需求将出现强劲势头,目前主要应用于水库智能化管理...
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  2011年中央一号文件将水利工作摆上突出位置,预计未来十年将投资4万亿推动水利实现跨越式发展,水利行业将进入未来发展的十年黄金期。数字化、网络化、智能化的视频监控系统作为水利安防配套项目的热点和重点,其需求将出现强劲势头,目前主要应用于水库智能化管理、河道实时监控和无人值守水电站。从趋势上看,水利视频监控系统未来将朝着无线监控、智能识别以及大型联网监控的方向发展。

  1水利视频监控系统的概述

  水利(water conservancy),指的是对自然界的水进行控制、调节、治导、开发、管理和保护,以防治水旱灾害,并开发利用水资源的各项事业和活动。水利包括防洪、排水 、灌溉、水力、水道、给水、污渠、港工八种工程在内,其中水力指水能利用,污渠指城镇排水,进入20世纪后半叶,水利中又增加了水土保持、水资源保护 、环境水利和水利渔业等新内容,其含义更加广泛。水利设施(water conservancy establishment)是指,对自然界的水进行控制、调节、开发、利用和保护,以减轻和免除水旱灾害,并利用水资源,适应人类社会和自然环境需要的设施。

  2011年中央一号文件强调把水利工作摆上党和国家事业发展更加突出的位置,推动水利实现跨越式发展,力争今后10年全社会水利年平均投入比2010年高出一倍。2010年我国水利投资是2000亿元,高出一倍就是4000亿元,今后十年每年超过4000亿,未来十年投资超过4万亿。同时提出从土地出让收益中提取10%用于农田水利建设,充分发挥新增建设用地土地有偿使用费等土地整治资金的综合效益,可以预测该项措施使地方的配套资金可以达到要求,水利行业将进入未来发展的十年黄金期。

  我国水利行业的发展方向是水利信息化即“数字水利”。它是指依托现代通信、视频监控报警、物联网、计算机、遥感、GIS、GPS、多媒体技术和大规模存储技术以及智能数字采集技术,将水利工作信息纳入一个即时的可管理、可监控、可调度的科学平台;从而为决策人员提供水资源调度、灾情评估、洪水预警等决策依据,其中作为数字水利系统的核心中枢的监控指挥调度平台成了整个“数字水利”建设环节中的重要控制性节点。

  视频监控系统是 “数字水利”的主要内容,是带动水利现代化的重要措施。水利视频监控系统就是采用微波通信技术、数字视频处理技术、IP通信技术和光纤通信技术等先进通信技术的网络图像监控系统,将被监控现场的实时图像和数据等信息通过网络准确、清晰、快速地传送到监控中心,监控中心通过视频监控系统可以能够实时、直接地了解和掌握各个被监控现场的当前实际情况。视频监控系统在抗洪救灾、水资源管理、水污染事件处理、航运管理等方面发挥了重要的作用,能使在一线指挥的有关领导实时、客观、准确地了解水利工程设施的运行情况以及水体和水文情况。

  2视频监控系统在水利设施中的应用

  视频监控系统在水利行业已得到广泛应用,在抗洪救灾、水文分析、水利工程建设和管理方面起着重要作用。通过视频监控系统,工作人员可在集成控制中心实时监控各个水利设施的情况,实时观测到水资源的现状,大大提高了工作效率;在抗洪救灾时刻,通过本系统可实现远程观测和指挥,特别是对于一些由于恶劣气候条件而导致人员难以达到的地区,该系统具有不可替代的重要作用;迄今为止,绝大多数电站已经实现自动化控制,部分已经实现“无人值班, 少人值守”。

  2.1 监控点的设置

  水利视频监控系统应根据水库、闸站、海塘、分滞洪区、重要测流断面等不同监控对象的特点,兼顾防汛及工程管理,合理选择监控点位。监控点位布设应满足对以下监控对象的有效观察:

  l 水库:大坝、溢(泄)洪道、泄洪闸、泄洪洞、水位尺;

  l 闸站:闸站建筑主体、闸门、上(下)游水域及堤防、水位尺;

  l 堤防:堤顶、路面及附近水域;[nextpage]

  l 分滞洪区:分洪闸、爆破点;

  l 重要测流断面:水域、水位尺;

  l 避风港:水域。

  2.2 主要应用

  2.2.1水库智能化的管理

  l 监测水库蓄水水位,与水利数据库联动——通过安装视频监控系统,工作人员可实时监测水库蓄水水位,通过系统中的标尺刻度分析、水位警戒线分析等将水位报警和视频联动结合起来;监测的同时,和水利数据库进行结合和联动,实时掌握雨水情、坝体工情等信息,便于领导和工作人员及时判断、快速决策,这一应用对于抗洪救灾的快速和科学决策有着显著的促进作用;

  l 闸门状态监控——视频监控系统与闸门群控技术配套使用,实时监视闸门运转和水流控制情况,保证闸门的正常开启运转。操作人员不可能时时刻刻时守在监视器屏幕前盯着异常情况的发生,这就需要智能视频分析的帮助,通过对规则的设定,一旦泄洪闸门附近出现有人入侵、徘徊、滞留、放置危险物品、破坏闸门等异常情况时,立即报警,并与语音对讲联动,进行语音通报;[nextpaga]

  l 周界入侵检测——利用视频监控系统设置虚拟警戒区监视桥头堡的安全状况、水库和坝区等周界安防情况,判别人员入侵并与报警系统联动。

  l 实时监控水库的溢洪道等地方,保证泄流的安全进行。

  2.2.2河道实时的监控

  l 通过安装视频监控系统,能及时了解上下游河流的水文情况、雨水情况、堤坝情况,防止决堤漫堤等灾害事故的发生。

  l 监测水面是否清洁,河道内水草是否及时清理,如有石油泄露、水面垃圾堆积时进行分析和报警,从而保证河道畅通、水质清洁。

  l 监控河道沿线重要地段的工程情况、安全状况,防止对水利设施的破坏。

  l 与水文监测仪等设备配合使用,可以远程监控水文监测仪的直观视频图像等。

  2.2.3 实现水电站的无人值守

  以水电站为代表的水利工程设施多在室外,且很大部分是无人值守或少人值守状态,禁止人、车、物的进入。一旦遭到人为破坏,会对生产生活造成非常严重的影响。通过在无人值守水电站设置警备区域,视频监控系统识别出设定区域内突然出现的入侵物体,与报警系统实现联动及时发出报警信号,并通过手机、无线等方式通知管理人员。这一应用,可以大大提高水电站的工作效率,减少工作人员数量,推动水电行业的信息化、现代化发展。[nextpage]

  3 发展趋势

  从产品需求上来看,目前各地实施水利工程建设时,安防已经是必须配套的子项目。除去即将投入建设的水利工程外,一些已经运行的水利工程还将补充安防子系统,但就全国水利工程安防系统应用情况来说还是偏低,所以未来几年,以视频监控为代表的水利安防产品需求将出现强劲势头。

  从视频监控技术上看,发展趋势是:

  3.1 无线(3G)监控系统

  由于水利监控点分布范围广阔,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,而且施工周期长,有些时候架设线缆还会遇到山川河流的阻碍。

  随着3G通信技术的发展,3G网络视频服务器,3G网络摄像机等前端设备及配套的平台软件也相应出现。3G视频监控业务突破了原有视频监控在地域、技术、成本等方面的限制,利用高带宽的无线接入,支持在任意地点上传现场图像、在任意位置接收远方图像,并和固网视频监控系统融合,实现随时随地、无所不在的视频监控应用,同时具备专为无线环境开发的带宽自适应能力,能够有效保证视频数据的连续性和稳定性。现在,3G视频监控系统已成为水利视频监控系统的热点,引入3G无线方式可以解决上述问题,还可以对抗洪车辆进行视频监控,实现可视化的调度和指挥。

  3.2 智能视频监控

  智能视频监控(IVS)是利用计算机视觉技术对视频信号进行处理、分析和理解,在不需要人为干预的情况下,通过对序列图像自动分析对监控场景中的变化进行定位、识别和跟踪,并在此基础上分析和判断目标的行为,能在异常情况发生时及时发出警报或提供有用信息,有效地协助安全人员处理危机,并最大限度地降低误报和漏报现象。如水库智能化管理、周界入侵检测等就是智能视频监控在水利安防中的应用。

  在现有的视频监控系统中,对突发事件和关注点主要依赖人工检查和分析,容易出现漏判和误判,同时系统数据越来越庞大,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。现在,已经有一些安防系统平台进行了智能分析的尝试,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。智能视频检测监控技术在未来的水利应用发展中将有广阔的前景。利用智能识别和检测,大大提高安防人员的工作效率是大势所趋。

  3.3 以流域和大区域为单位的大型联网监控系统

  以往的水利视频监控系统主要为防汛抗洪服务,在汛期保障水利设施的安全;而且以单个水利工程设施的监控为主,为本地水利工作服务,缺乏共享机制。随着视频监控系统在水利行业的进一步推广与应用,逐渐出现了以流域和大区域为单位的大型联网监控系统。所属各地的水利基础设施的监控系统都通过有线或无线通信网络技术进行联网、整合、扩充与延伸,实现各个系统的互联互通,对重点水利工程实现集中监督和统一管理,实现国家、流域、省、市、县等多级防汛指挥机构对水利工程图像的同步、实时、直观的监视与控制。将单个水利工程设施进行联网、整合、扩充与延伸,实现各个系统的互联互通,是水利安防未来的又一个发展方向。

  最后,随着崭新的应用模式和市场机遇不断涌现,视频监控系统的自动化程度和整合程度不断提高,帮助进一步加强水利行业领导们的准确决策水平和应急指挥能力。我们有理由相信,水利行业视频监控系统的应用面将越来越广泛。

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