湖泊水闸泵站监控工程实施体会 - 安防知识网

对江河、湖泊、水库水位的变化情况进行实时动态监控是掌握河道水位变化情况的有力工具，可有效减小或避免各种灾害的发生，尤其在汛期来临时。本文就所承接的太湖流域（上海部分）水闸泵站监控系统工程，谈谈个中体会。

太湖流域综合治理骨干工程（上海部分），河道总长度约90公里。河道两岸的配套建筑物构成了沿河地区一线防洪控制工程，形成太湖流域洪水东排长江的全封闭“洪水走廊”，承担着太湖及太湖流域上游地区的泄洪、排涝以及上海市的引清输水与改善水环境条件等功能。\r\n在太湖流域（上海部分）建立水闸泵站监控系统，对黄浦江上游河道的水情和工情进行实时自动监测、监控，实时采集水情数据、通过信息传输与处理，在决策系统支持下，作出优化调度与调控水闸泵站运行，这对于“洪水走廊”功能的有效发挥，对于确保上海市城市防洪安全和充分发挥清水资源的合理利用，具有重大的现实意义。

系统设计目标

整个系统要求多个相关子系统共同协调运行，以满足水闸调度管理的需要。系统是一个基于广、局域网的实时监测系统，完成对各水闸、泵站设施的调水运行数据、图像等多媒体信息的监测；并通过和相关防汛信息测报系统、水文水质监测系统等水情、气象系统的联网，协调处理水文、水质、气象、设备运行等各种数据信息，为水闸水资源的科学合理调度创造条件，系统的最终实现目标为：

本系统对总长90公里河道的36座水闸泵站实现内外水位、闸门运行高度、水泵开关和重要图像的运行工况的远程实时监控，最终实现闸站无人值守。\r\n水位、闸门高度、水泵启停等远程监控的依据主要是检测系统传输到控制中心的数据信息，远程实时图像监控为监控中心提供现场的真实感。

由于本工程处在人口密集居住区，水上交通繁忙的地域，因此，闸门远程控制的安全性尤为重要，提供现场实时图像就显得非常必要。\r\n在90公里的范围的36个闸站和河道上布设了68台摄像机，其中：32台日夜型定焦摄像机和36台日夜型变焦摄像机。各闸站的摄像机数量不等，分别为1、2、3台最多为4台。

设计要求

图像传输

图像压缩格式： mpeg4；\r\n传输网络：通过LAN/INTERNET；\r\n传输速率：按通信信道带宽自动调节，传输率不低于25帧/秒；\r\n音频传输：≥1路双向；

摄像机选择

环境：满足全天候工作?\r\n感光灵敏度：标准模式：0.3LUX/F=1.2,星光模式：0.003LUX/F=1.2,模式自动切换；\r\n分辨率：> 480TVL(PAL)；\r\n信噪比：> 45DB；\r\n变焦镜头：>20倍光学变焦；\r\n云台转动：>350度，垂直：≥90度；\r\n使用环境：温度：－10～+50度；相对湿度：< 85％；\r\n保护级别：IP65；\r\n防雷保护：电源、信号（视频、控制）；\r\n其他技术要求：自动光圈、自动白平衡、背光补偿、自动增益、伽玛矫正。

图像监视：

本地、汇聚站、监控分中心、监控中心、调度中心的多级（并优先级设定）监控；监控中心、调度中心的多画面（1、4、9）监视和按需进行数字记录。图像信号中断报警、提示功能。

系统集成要求

视频图像显示及控制通过地理信息（GIS）系统与水务信息平台集成。

设计方案及思路

从上述可知，本项目的特点是：系统运行环境恶劣，前端设备（摄像机）全部是安装在河道边，环境温度高、湿度大、易受雷击。\r\n本工程的主要目的是：为了河道在汛期时，能对防洪、排涝的相关数据进行自动化检测，并实现相应的自动控制，所以越是在恶劣天气（如电闪雷鸣、狂风暴雨）情况下，就越是需要系统发挥作用。因此要求系统的稳定性、可靠性非常之高。

设计的关键是：现场的摄像机性能、图像控制、传输设备的功能，以及现场设备的安全（防雷）保护，此外还有经济指标的控制。\r\n对于前端摄像机：要求在非常低（夜间）和非常高（白天）的照度下，均能获得较清晰的图像，还要考虑在冬天防结露，夏天防潮湿、耐高温等。

设计时由于无法模拟现场的实际环境，仅只能对摄像机低照度性能重点进行考察和模拟。通过多次、对多种品牌、多种型号的选择，以及在相同环境下的图像对比，最初选择了三星电子的C4203一体机和B2303P低照度摄像机，尤其是B2303P具有相当好的低照度图像效果，但经反复测试发现该二款摄像机比较适合于静止画面或变化缓慢的活动图像，对快速变化的图像会出现“拖尾”现象，（可能是多次爆光，视频帧多次叠加的缘故）。对于本案，如闸门的开启情况的监视，如河道河面、水情等的监视等，虽然C4203和B2303P都能在较低照度下获得比其他摄像机要好的图像效果，但该二款摄像机也都未能经受住在较差应用环境的考验，最后不得已，只好牺牲夜间的图像效果来换取能经受环境考验的松下 xxxx型摄像机。

现场监控设备：要求具有图像及变焦摄像机的监控，模拟图像1：1监视。

远程监控：通过（LAN/INTERNET）网络实现远程图像及变焦摄像机的监控，多画面显示，要求为不同现场监控设备传送图像。当时市场产品情况为,要么是多路的数字硬盘录像机，要么是单路的视频服务器，这二款式对本项目均不太适宜。二路、四路数字硬盘录像机不能满足远程监控要求的来自不同现场摄像机（也就是不同数字硬盘录像机）的多画面显示需求。视频服务器又不能满足本地（现场）监视、控制的要求（因多数现场不配计算机，这就需要视频服务器与DVR一样带有控制键盘）。且采用单路视频的综合成本会增加，在多台摄像机的现场势必要配多台视频服务器（当时的单路视频服务器价格还是还比较贵），接着就是需要占用多个RJ45网络接口等等。最后经与浙江大立公司合作，共同开发了既有多路DVR功能，又具有视频服务器基本功能的新款设备，来实现本工程现场图像监视及控制功能的需求。

感想

摄像机产品性能及技术指标有待提高，尤其是国产品牌（包括合资）。厂家给出的技术参数尽量要实际、客观，如最低照度指标，有的厂家给出了0.0003LUX，不知是如何测得的？（计算得出结果是没有实际意义的）因为据资料查证，目前市场上提供的照度测试仪最低只能检测到0.01LUX。还有水平分辨率，给出的指标与实测结果相差较大。如给出的是 >480线的指标，实测350线都勉强。尤其是新推出的一些国产品牌，还是应该实际一些。2）对于此类工程，对监控系统设备的安全保护——防雷接地设计一定要考虑周全，设施一定要完善，尽管防雷接地设施的造价可能会与监控设备一样甚至更高，但为了保证系统的可靠运行，仍然还是值得的。特别是独立立杆安装的摄像机，除了在控制设备侧配置电源、视频信号和控制信号等的防雷器外，还应在立杆上方设置避雷针、摄像机也应配置相应的防雷器，并通过立杆基座就地接地。\r\n在投资允许的情况下，尽量选用性价比高的产品。在本项目设计阶段，起初就想到了可能需要选用“派尔高”的工业防护级摄像机，但经查证存在两个问题，一是技术指标（主要是超低照度）达不到要求，二是造价超标。可见，那些假指标的品牌首先是欺骗了编写招标书的专家，接着就是工程商吃苦头，最终是蒙骗了用户。

在一些特殊工程中，能与一些好的产品厂家合作也是非常重要的，如前面所述的，本项目中需要一种兼有数字硬盘录像机与视频服务器两者功能的一种产品，当时寻找了3家生产硬盘录像机的厂家，其中一家是不愿意合作，另一家同意合作，但提出的附加条件又难以满足，唯有浙江大立公司同意无条件合作，尤其是该公司副总的一番话，值得称道：“用户提出的需求就是在帮助厂家开拓市场，用户的特殊需求就是在帮助厂家开拓特殊市场，甚至是一个特殊行业，而且还代替了厂家的一部分市场需求调查工作”。当然，也只有具有这种技术（自己知识产权）和经济实力的厂家才会有这种魄力和能力，对于那些仅有“组装资格”的公司而言是无法做得到的。