許靜波
(江蘇省泰州引江河管理處,江蘇 泰州 225321)
通榆河南起江蘇省南通市海安縣境內新通揚運河、北至連云港市贛榆縣,全長375 km,是一條省管水利水運骨干河道,具有引調長江水,改造中低產田,開發(fā)沿海灘涂,結合通航,沖淤保港、調度排澇,改善水環(huán)境等諸多功能。其對加快發(fā)展蘇北、促進區(qū)域經濟可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。近年來,受天氣、水流、垃圾拋擲等因素影響,通榆河及其平交河道漂浮物大幅增加,水葫蘆、水花生等水生植物夾帶著動物尸體、白色垃圾等集聚,嚴重影響通榆河水環(huán)境和沿線飲用水水源地水質,廣大群眾反映強烈。江蘇省政府對此高度重視,先后2次召集召開專題協(xié)調會議作出部署,要求沿線地區(qū)強化工作責任,立足當前、著眼長遠,上下聯(lián)動、標本兼治,采取有效措施,切實抓好水面漂浮物突擊打撈處理工作,改善通榆河水源地水環(huán)境,保障沿線地區(qū)飲水安全。江蘇省水利廳部署相關部門、直屬單位按照省政府會議要求和省領導批示精神,采取積極措施,協(xié)調沿線鹽城、泰州、南通、揚州4市及相關縣(市、區(qū))發(fā)揚團結治水精神,投入大量的人力、物力和財力,全力做好突擊打撈處理工作,通榆河及沿線河道水環(huán)境有了較大改善。
通榆河是我省沿海地區(qū)貫穿南北的引江通道,是鹽城市及東臺、大豐等地的主要水源地,其河道水質狀況直接影響著廣大人民群眾的生產生活。鑒于水葫蘆、水花生的生物特性及沿線居民沿河而居的生活方式,通榆河及沿線河道水面漂浮物極易大面積爆發(fā)聚集,影響區(qū)域水安全,開展通榆河及沿線河道水面漂浮物監(jiān)控及估算系統(tǒng)建設,為研究建立區(qū)域打撈補償機制做好前期準備工作十分必要。有利于進一步落實沿線各級政府水面漂浮物清理打撈的主體責任,有利于及時掌握各地河道水面漂浮物現(xiàn)狀,督促各地加大工作力度,按照省政府確定的“屬地組織打撈、區(qū)域協(xié)調配合”的工作要求,做好河道水面漂浮物清理打撈工作,切實維護通榆河及沿線河道水環(huán)境,保障飲水安全。
(1)科學布局的原則。按照各區(qū)域間河道分布情況,合理布局試點建設河道斷面,確保試點建設能基本反映里下河地區(qū)漂浮物現(xiàn)狀基本情況。
(2)經濟適用的原則。充分利用移動、電信以及天網通等現(xiàn)有資源,本著滿足要求、經濟實惠的要求實施建設。
(3)下游負責的原則。監(jiān)測系統(tǒng)的管理、維護和監(jiān)測成果由下游地區(qū)負責,下游地區(qū)監(jiān)測上游。
(4)資源共享的原則。建立監(jiān)測數據上下游共享的協(xié)調工作機制。
監(jiān)測系統(tǒng)建設主要包括:市域交界河道前端監(jiān)測設備安裝建設、通訊設施建設、監(jiān)測管理中心建設和漂浮物量估算軟件研發(fā)等內容。
3.2.1 監(jiān)測河道斷面布置
按照科學布局,能基本反映里下河地區(qū)漂浮物現(xiàn)狀的要求,系統(tǒng)建設在通榆河沿線的鹽城、泰州、南通、揚州4市130條交界省骨干河道中,統(tǒng)籌考慮幾年以來漂浮物流經量和漂浮物攔截設施已按要求清除的河道斷面進行試點建設監(jiān)控系統(tǒng)。同時,考慮到系統(tǒng)建設的可操作性,最終在各地建設計劃斷面中選擇鹽城大豐區(qū)、鹽都區(qū),泰州興化市3縣(市、區(qū))與上游地區(qū)交界的河道斷面布置前端監(jiān)測設備。其中,大豐區(qū)4個點,鹽都區(qū)9個點,興化市13個點。監(jiān)控斷面具體位置詳見表1。
3.2.2 監(jiān)測管理中心布局
按照下游負責的原則,經協(xié)商各地,確定在鹽城市水利局、興化市水務局和江蘇省泰州引江河管理處布置監(jiān)測系統(tǒng)管理中心。利用各單位水利信息系統(tǒng)現(xiàn)有工作條件,適當增加視頻及數據存儲設備進行建設。
3.2.3 技術要求
(1)前端攝像機應采用高性能DSP最高支持1920×1080/25fps,20倍光學變倍,具有電子圖像防抖動功能、圖像降噪功能,內置紅外燈補光(距離大于100 m)和靈活的網絡擴展能力。
(2)傳輸線路應有足夠、穩(wěn)定的帶寬以保證傳輸信號質量。
(3)視頻管理服務器應支持高清網絡攝像機和高清解碼器接入,支持多網段設備接入,可通過多臺管理服務器級聯(lián)組建多級視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)。
(4)智能分析管理服務器應用嵌入式操作系統(tǒng),支持16路實時網絡視頻流智能分析、報警,自動濾除雨雪、晃動干擾,支持視頻預覽、錄像及回放。
(5)監(jiān)測軟件應具體智能分析漂浮物種類及估算漂浮物量基本符合實際情況。具有完善的用戶管理功能和嚴格的權限認證機制,支持圖像資料下載等功能。
(6)監(jiān)測管理中心應支持至少3個月視頻存儲,支持通過視頻畫面分割顯示,畫面切換輪巡
顯示,遠程控制,人工、自動定時錄像等功能。
表1 漂浮物監(jiān)測系統(tǒng)前端監(jiān)測設備建設布置表
漂浮物監(jiān)測和估算系統(tǒng)是以PC電腦為基礎,采用C/S系統(tǒng)構架,分為客戶機和服務器2層:第一層是在客戶機系統(tǒng)上結合了表示與業(yè)務邏輯,第二層是通過網絡結合了數據庫服務器[1]。優(yōu)勢在于:客戶端和服務器直接相連。點對點的連接方式更安全,可以直接操作本地文本,比較方便,客戶端可以處理一些邏輯事務??梢赃M行數據處理和數據存儲。為用戶提供一系列完整的遠程監(jiān)控功能及漂浮物數據分析及統(tǒng)計的系統(tǒng),系統(tǒng)界面友好、可定制、操作方便,且具有良好的可擴展性。
系統(tǒng)由服務器端及客戶端2個部分構成,服務器可部署在不同地方,服務器提供用戶管理各種功能服務及數據統(tǒng)計及記錄功能,系統(tǒng)主要功能的展現(xiàn)在客戶端展現(xiàn),實現(xiàn)實時監(jiān)控及漂浮物的相關查詢及統(tǒng)計,用戶可根據需要在客戶端對漂浮物的數據進行備份統(tǒng)計及導出等,以供管理單位進行相關的管理決策。漂浮物監(jiān)測及估算系統(tǒng)技術架構模型見圖1[2]。
圖1 系統(tǒng)技術架構模型圖
軟件平臺采用基于IP網絡結構的高清智能集中監(jiān)控管理平臺[3],包含對視頻,報警,存儲,大屏顯示等各個子系統(tǒng)的控制功能,還集成了智能分析等高級應用子系統(tǒng),支持后續(xù)擴展其他子系統(tǒng)。各個子系統(tǒng)既可以獨立工作也可以互相聯(lián)動,達到對前端采集的高清視頻信號出現(xiàn)異常情況時作出迅速反應。
為提河道安全防范的能力以及實現(xiàn)監(jiān)控中心統(tǒng)一高效管理下屬監(jiān)控點,新設計一套基于IP傳輸的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
智能分析平臺包含以下功能:(1)無縫接入已建成的前端高清視頻;(2)河道漂浮物面積算法;(3)河道漂浮物智能識別;(4)河道漂浮物智能統(tǒng)計。
智能分析具有以下特點:
(1)靈敏度高。報警基于視頻分析,實時分析,觸發(fā)規(guī)則立即報警,幾乎沒有延時。(2)安裝靈活。前端攝像機安裝位置不限,只需接入相應區(qū)域視頻信號即可。(3)智能過濾規(guī)則。對人、物、飄浮物、灰塵等目標可設定智能過濾規(guī)則,限定報警目標,最大限度減少誤報。(4)規(guī)則全面識別率高。支持區(qū)域入侵檢測,物品檢測,人員徘徊,船舶停留等分析規(guī)則。自動濾除雨雪、晃動干擾,準確率達99%。(5)方便維護。當場景或設備更換后,只需進入相應設置選項內修改配置參數即可,無需二次拆卸。(6)節(jié)省人力。智能化,自動化監(jiān)控報警,可減少巡查人員數量。
4.3.1 智能分析管理
平臺支持多種智能分析接入,智能分析可聯(lián)動多種報警聯(lián)動,包括入侵警戒區(qū)檢測、入侵警戒線檢測、徘徊檢測、劇烈運動檢測、物品搬移檢測、煙霧檢測、信號丟失檢測等。
(1)視頻質量診斷和視頻丟失智能分析
可對前端攝像機視頻的清晰度、亮度、色彩、對比度、噪聲條干擾、干擾紋干擾、信號丟失、持續(xù)性抖動惡意遮擋劇烈變化、PTZ功能等異常進行高速診斷,及時發(fā)現(xiàn)故障并快速處理,見圖2。
(2)漂浮物移動檢測分析
軟件支持多種智能分析功能,通過中心放置智能分析服務器分析攝像機前端采集的高清視頻信號,重點河道等區(qū)域,實現(xiàn)漂流物體移動檢測,船只進入區(qū)域智能排除等功能。保證河道漂浮物的來源確定,發(fā)生異常情況后迅速聯(lián)動報警,監(jiān)控中心彈出現(xiàn)場視頻窗口,幫助管理員了解現(xiàn)場情況,見圖3。
圖2 視頻質量診斷和視頻丟失智能分析
圖3 漂流物移動檢測分析
(3)漂浮物和船只區(qū)分分析
標定時,根據經驗設定檢測漂浮物大小,通過智能分析服務器對前端采集視頻信號源的分析,來有效判斷前端河道內的是漂浮物還是船只。例如:小于8 m的認定為漂浮物,智能區(qū)分船只和漂流物,見圖4。
圖4 漂流物和船只區(qū)分分析
(4)漂浮物數量統(tǒng)計分析
報警規(guī)則設定警戒線區(qū)域,穿越警戒線的物體,被識別之后會產生一條報警消息,一條報警消息對應一個漂浮物,統(tǒng)計、存儲和顯示,統(tǒng)計的單位可以是按小時、天、周、月等。見圖5。
(5)漂浮物大小檢測分析
通過設定警戒線當漂流物通過警戒線時,通過智能分析服務器對漂流物進行長寬的檢測,通過智能檢測漂流大小,在事件窗口提示漂流長、寬,計算面積和大小。見圖6。
圖5 漂流物數量統(tǒng)計分析
圖6 漂浮物大小檢測分析
4.3.2 多級管理
管理平臺支持多級管理,實現(xiàn)信息共享,各部門、各系統(tǒng)的互聯(lián)、互通、互控,保證監(jiān)控中心對所轄河道狀況的實時掌控。一旦發(fā)生險情,可為領導安排指導工作提供現(xiàn)場依據,逐級傳達,快速與現(xiàn)場工作人員實時溝通。
4.3.3 集中管理
系統(tǒng)支持視頻子系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)資源整合,統(tǒng)一管理[1],多界面顯示,可以手動拖動擺放、設定隱藏、顯示或自動隱藏。支持提供1/4/8/9/12/16/25多分屏畫面顯示、多任務多屏顯示??蓪蛻舳私缑孢M行鎖屏,鎖屏后只能觀看不能操作,輸入密碼后可解鎖。支持資源查找搜索,還可以通過輸入監(jiān)控點名稱(漢字)拼音的首字母進行快速查找。相關環(huán)境信息可疊加顯示在視頻畫面上,方便查看。支持對設備信息進行報表制作、打印輸出等功能。
4.3.4 報警管理
系統(tǒng)前端設備報警,平臺可實時接收報警源發(fā)送的報警信息并根據報警預案將報警信息及時分發(fā)給相應的用戶終端系統(tǒng)設備。當報警發(fā)生時,用戶能通過預設方式自動啟動包括報警消息提示、彈出報警地圖、彈出視頻畫面、自定義聲音提示、視頻群組播放、視頻群組輪巡、報警輸出打開關閉、報警布防撤防、電視墻播放畫面、電視墻播放視頻群組、視墻開始視頻群組輪巡、調用攝像機云臺預置位、開始攝像機云臺巡航、開始攝像機云臺軌跡、攝像機開始錄像、手機短信通知、LED屏顯示信息、打印機打印報警信息、視頻疊加報警信息、視頻抓拍、Email發(fā)送、彈出預案文檔、門禁控制等23種聯(lián)動模式。建立報警日志及關聯(lián)圖像,事后可對報警信息進行檢索,檢索條件包括報警設備、報警級別、報警類型、報警時間等??蓪檫M行分類統(tǒng)計,分析警情特點和趨勢,并能將統(tǒng)計結果以直觀的方式顯示。支持對報警信息進行報表制作、打印輸出等功能。
4.3.5 音視頻實時畫面監(jiān)控管理
監(jiān)測音視頻實時控制[4],直接拖放、窗口拖動并支持1/4/6/8/9/10/16多屏顯示,具備循環(huán)播放群組、實時視頻圖片抓拍、實時視頻錄像剪輯、圖像效果設置、實時語音監(jiān)聽、與監(jiān)控中心對講等功能。
4.3.6 語音對講管理
系統(tǒng)具有監(jiān)控中心之間語音雙向對講功能,前端設備可呼叫中心,中心也可呼叫任一前端設備,前端設備與中心接通后,立即進入免提接通模式,雙方不進行任何按鍵操作進行雙向對講,任意一方結束通話后可自動斷開對講。語音廣播和呼叫可實現(xiàn)上級中心對多個特定職能分控或前端進行語音廣播功能,并達到清晰的通話效果。此外,對講設備與預定義的攝像機可實現(xiàn)聯(lián)動。前端設備呼叫中心時,中心電子地圖出現(xiàn)相應呼叫前端的圖示閃動信息,雙擊閃動圖標可接通前端設備實現(xiàn)對講。中心可通過列表、電子地圖等多種方式向前端設備發(fā)起語音對講申請,前端設備均能收到申請并完成對講。
4.3.7 電視墻管理
系統(tǒng)支持多個電視墻服務器組合成任意布局模式的電視墻并可在同—界面進行控制。支持模擬矩陣上墻、數字解碼卡硬解碼上墻和電腦多頭顯卡軟解碼上墻等多種上墻方式。支持電視墻手動切換、定時切換、分組切換、分組輪巡切換和報警切換等多種控制方式。對上墻的視頻可進行云臺方向、轉動速度、攝像機變倍,焦距、光圈、云臺幵關、預置點、巡航路線等控制。可設定一組監(jiān)視器參與報警聯(lián)動排隊切換,最新聯(lián)動的圖像始終顯示在第一個,其他較早的報警圖像自動排隊顯示,設早的報警圖像將被踢出隊列,此功能結合自定義報警聲音提示可完美解決報警頻繁時無法在電視墻上準確看到最新報警圖像的問題。
4.3.8 設備與資產管理
可在任意客戶端上配置、修改遠程設備的各種參數。可以自動巡檢收集、監(jiān)測網絡內的監(jiān)控設備、報警設備的運行情況,顯示設備上線和離線的時間??梢圆樵冊O備的工作狀態(tài),并能進行遠程重啟、升級等維護工作。在聯(lián)網系統(tǒng)內部的設備應能實現(xiàn)與主服務器時鐘進行定期校準,主服務器可以通過衛(wèi)星獲取標準時間進行同步。支持對設備基本信息的查詢,支持對設備信息進行報表制作、打印輸出等功能。
4.3.9 用戶與權限管理
具有用戶身份認證功能,通過身份認證的合法用戶才能進入管理平臺。用戶可以與IP地址或MAC地址綁定,綁定后的用戶只能在指定IP或指定MAC地址的電腦上登錄。用戶和用戶組策略管理定義,功能和優(yōu)先級自定義,用戶設備權限精確到每個設備的各種操作。用戶可鎖定對視頻的瀏覽和PTZ的控制,髙優(yōu)先級用戶可搶奪低優(yōu)先級用戶的瀏覽和PTZ控制權限[1]。對于用戶的信息,系統(tǒng)提供了添加、修改、刪除和查詢用戶及用戶組的信息和權限以及用戶信息報表制作、打印輸出等功能。此外,用戶使用日志可以完整、準確,能記錄操作人員進入、退出系統(tǒng)的時間和操作等,日志信息同樣可以查詢和報表制作,并對過期日志進行清理。詳見表2。
4.3.10 電子地圖管理
系統(tǒng)支持電子地圖功能[4],實現(xiàn)移動目標軌跡和位置速度信息的實時顯示,同時電子地圖支持與其他子系統(tǒng)的報警聯(lián)動,在發(fā)生報警后迅速彈出地圖,了解事故現(xiàn)場位置信息。
通過前端高清視頻采集,進行視頻有效分析,將對前端的漂浮物進行面積大小的計算,漂浮物數量的統(tǒng)計,船只與漂浮物的區(qū)分等進行有效分析,并通過存儲提供實時監(jiān)看查詢記錄等功能。
通榆河沿線河道水面漂浮物視頻監(jiān)測及估算系統(tǒng)自2015年投入試運行以來,經歷了2年多的測試,并根據鹽城市水利局、興化市水務局和江蘇省泰州引江河管理處及省水利廳相關處室使用過程中的反饋意見和建議進行了修改完善,目前系統(tǒng)運行良好。通過該系統(tǒng)可以實時掌握各河道水面漂浮物的來源,估算出漂浮物流經量,進而為科學布置漂浮物集中打撈點、提高打撈效率,落實屬地打撈清理責任、合理分配打撈資金提供了可靠的數據支撐。也為全面推行河長制新形勢下河道管理與保護信息化水平的提升進行了有益探索。
表2 2016年9月鹽城市13個監(jiān)測點流經漂浮物面積統(tǒng)計表
(續(xù)表 2)