周進(jìn)

(江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，南京 210036)

污染源自動監(jiān)控是實(shí)施環(huán)境監(jiān)管的重要手段，具有自動、實(shí)時(shí)、在線等特性，從而確保生態(tài)環(huán)境管理部門能在第一時(shí)間掌握最新的污染源排放及治理設(shè)施運(yùn)行情況。經(jīng)過多年的努力和國家對生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的支持，總體上各地污染源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)建設(shè)取得了較好的成績。本文將視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于污染源監(jiān)管中，利用污染源視頻監(jiān)控與在線、工況、用電數(shù)據(jù)的融合和同步，開展智能分析和研判，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)企業(yè)超標(biāo)排放、污染源在線監(jiān)測弄虛作假等行為，并予以記錄、留證，真正實(shí)現(xiàn)對污染排放從“點(diǎn)末端監(jiān)控”向“全過程監(jiān)控”擴(kuò)展，形成對企業(yè)污染排放的“立體化”監(jiān)控。

1 視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

視頻監(jiān)控技術(shù)以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為基礎(chǔ)，融合了一定的數(shù)據(jù)處理算法，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析平臺，提取所需要的視頻信息。視頻監(jiān)控技術(shù)是伴隨著數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲技術(shù)不斷創(chuàng)新而發(fā)展起來的一項(xiàng)技術(shù)，在智慧交通、公共安全等領(lǐng)域應(yīng)用成果初現(xiàn)。常見的應(yīng)用場景比如交通行業(yè)，視頻監(jiān)控技術(shù)可以幫助管理者輕松監(jiān)控?cái)z像覆蓋范圍內(nèi)所有車輛的行駛狀態(tài)和運(yùn)行軌跡，快速分析出其是否違章，并通過對海量交通數(shù)據(jù)的比對、分析和研判，實(shí)現(xiàn)指定車輛行駛路徑、道路擁堵研判等功能。目前，視頻監(jiān)控技術(shù)在環(huán)境監(jiān)管領(lǐng)域應(yīng)用較少。

2 污染源視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)功能設(shè)想[1]

污染源視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是對企業(yè)污染處理過程、末端排放、站房運(yùn)維等關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要位置進(jìn)行監(jiān)控。

對排污口或采樣區(qū)等重要位置布設(shè)點(diǎn)位，主要監(jiān)視廢氣、廢水的排放情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測復(fù)核。視頻監(jiān)控系統(tǒng)需與第三方污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)動應(yīng)用，當(dāng)數(shù)據(jù)超標(biāo)或異常時(shí)，自動錄像抓拍，視頻圖像同步疊加顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

對站房出入口布設(shè)點(diǎn)位，主要監(jiān)視站房人員進(jìn)出情況，防止無關(guān)人員進(jìn)入站房，干擾污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)正常運(yùn)行，篡改監(jiān)測數(shù)據(jù)，影響監(jiān)測數(shù)據(jù)真實(shí)性。采用人臉識別技術(shù)，對進(jìn)入站房人員進(jìn)行身份驗(yàn)證。站房內(nèi)視頻對準(zhǔn)設(shè)備操作臺，用于監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)維人員作業(yè)情況。

可采用AI(Artificial Intelligence，人工智能)算法功能把數(shù)據(jù)異常或超標(biāo)時(shí)段在監(jiān)控系統(tǒng)的視頻進(jìn)行保存，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)定的異常數(shù)據(jù)時(shí)，自動觸發(fā)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對相關(guān)時(shí)段的視頻監(jiān)控信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)對應(yīng)。

3 污染源視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成分析

污染源視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端智能感知、傳輸網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控綜合管理平臺和監(jiān)控中心組成。

3.1 前端智能感知

前端智能感知[2]是在污染源監(jiān)測站房、排污口、治理設(shè)施等位置安裝智能視頻監(jiān)控設(shè)備開展實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，利用視頻監(jiān)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)對企業(yè)排污末端的監(jiān)控。具體應(yīng)用場景如在監(jiān)測站房的監(jiān)控要采用人臉識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)站房進(jìn)出人員權(quán)限智能管控，非指定運(yùn)維人員、環(huán)保執(zhí)法人員或企業(yè)相關(guān)責(zé)任人進(jìn)入時(shí)，系統(tǒng)自動告警。同時(shí)，為了防止人為干擾污染源采樣，影響監(jiān)測數(shù)據(jù)真實(shí)性，對采樣區(qū)進(jìn)行區(qū)域入侵和越界偵測。在排污口、治污設(shè)施附近安裝的視頻監(jiān)控只需要對污染排放進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和異動告警，當(dāng)有異動發(fā)生時(shí)，自動對異動時(shí)段的視頻、狀態(tài)進(jìn)行存儲。

3.2 傳輸網(wǎng)絡(luò)

傳輸網(wǎng)絡(luò)[3]用于實(shí)現(xiàn)污染源企業(yè)端與監(jiān)控中心間的數(shù)據(jù)通信傳輸，一般通過有線光纜或無線通信的方式實(shí)現(xiàn)。傳輸網(wǎng)絡(luò)分為兩個(gè)層級:一是從污染源企業(yè)端至基層的監(jiān)控中心(市級監(jiān)控中心)；二是從基層監(jiān)控中心至上級監(jiān)控中心(省級監(jiān)控中心)。需要注意的是，企業(yè)端至基層管理部門監(jiān)控中心采用互聯(lián)網(wǎng)vpn(virtual private network)的方式，基層監(jiān)控中心至上級監(jiān)控中心采用專線的方式。

3.3 視頻監(jiān)控綜合管理平臺

視頻監(jiān)控綜合管理平臺是采集現(xiàn)場端各視頻狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析的一套管理平臺，是用于生態(tài)環(huán)境部門調(diào)閱現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)并開展智能分析研判，滿足污染源自動監(jiān)控管理的軟件平臺。

3.4 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心是污染源監(jiān)控部門的指揮中心，負(fù)責(zé)建設(shè)開發(fā)與污染源監(jiān)管監(jiān)控相關(guān)的各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)指揮調(diào)度[4]，分為省級監(jiān)控中心和市級監(jiān)控中心。省級監(jiān)控中心集中對全省污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行指揮調(diào)度，市級監(jiān)控中心限于所管轄行政區(qū)內(nèi)監(jiān)控中心開發(fā)建設(shè)污染源視頻監(jiān)控綜合管理平臺，集成服務(wù)器、存儲等硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)企業(yè)排污監(jiān)控的可視化業(yè)務(wù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對污染源視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的接入，實(shí)現(xiàn)對各類環(huán)境要素的匯聚分析，滿足用戶監(jiān)測、預(yù)警、應(yīng)急、執(zhí)法等生態(tài)環(huán)境管理需求。

4 污染源視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容探討

視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容分為標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、監(jiān)控點(diǎn)視頻設(shè)備安裝和聯(lián)網(wǎng)以及視頻監(jiān)控綜合管理平臺三部分。

4.1 視頻監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)

標(biāo)準(zhǔn)是用于指導(dǎo)前端系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)的規(guī)范，通過制定和貫徹執(zhí)行技術(shù)指南，可以從技術(shù)上、組織管理上支撐項(xiàng)目的合理建設(shè)和有序推進(jìn)，降低系統(tǒng)的建設(shè)成本和實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)，保障項(xiàng)目建設(shè)及應(yīng)用集成的實(shí)施質(zhì)量和效率，為后續(xù)應(yīng)用推廣奠定基礎(chǔ)。污染源視頻監(jiān)控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以國家或地方規(guī)范的方式制定，內(nèi)容應(yīng)統(tǒng)一地區(qū)污染源視頻監(jiān)控站房系統(tǒng)的級聯(lián)方式、網(wǎng)絡(luò)傳輸、點(diǎn)位部署、監(jiān)視要點(diǎn)、圖像采集、傳輸顯示、存儲和應(yīng)用技術(shù)等要求，適用于所管轄區(qū)域內(nèi)所有污染源自動監(jiān)控現(xiàn)場端視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)。

4.2 前端設(shè)備安裝及聯(lián)網(wǎng)

現(xiàn)場端監(jiān)控部署網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)等設(shè)備，由網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)負(fù)責(zé)現(xiàn)場視頻錄像、存儲及上傳。前端24 小時(shí)不間斷錄像存儲，存儲時(shí)間須達(dá)一年以上。在各監(jiān)控中心可以遠(yuǎn)程調(diào)取預(yù)覽及回放各監(jiān)控點(diǎn)監(jiān)控視頻。各污染源企業(yè)根據(jù)現(xiàn)場條件選擇攝像機(jī)的安裝方式，應(yīng)采取防止攝像機(jī)在不利工況下抖動的措施，確保牢固穩(wěn)定；前端視頻服務(wù)器、交換機(jī)、電源等設(shè)備統(tǒng)一裝入標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜；所有設(shè)備應(yīng)獨(dú)立供電，有條件的企業(yè)可采用雙路供電；布線、供電和接地應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)規(guī)定。具體應(yīng)參照視頻監(jiān)控安裝聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范，且所安裝的監(jiān)控設(shè)備應(yīng)符合視頻監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 視頻監(jiān)控綜合管理平臺

視頻監(jiān)控管理平臺部署在監(jiān)控中心，其包括調(diào)閱數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程控制、監(jiān)控聯(lián)動、視頻監(jiān)控管理、智能分析研判四大功能。

4.3.1 調(diào)閱數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程控制

對污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)站房進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控[5]，監(jiān)控中心人員可利用平臺端軟件通過遠(yuǎn)程控制等操作，實(shí)時(shí)調(diào)閱現(xiàn)場監(jiān)控圖像。如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場人員對自動監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行操作，可進(jìn)一步對視頻監(jiān)控畫面進(jìn)行鎖定并放大，來判斷是否屬于人為修改參數(shù)行為，并對可疑情形在系統(tǒng)中留下警告記錄，以便通過聯(lián)動污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行異常確認(rèn)。

4.3.2 監(jiān)控聯(lián)動

門禁攝像頭具備絆線入侵檢測功能。當(dāng)有人跨越警戒線時(shí)觸發(fā)報(bào)警，聯(lián)動攝像機(jī)進(jìn)行抓圖并報(bào)警上傳。當(dāng)門禁攝像頭上傳報(bào)警信息時(shí)，聯(lián)動儀表監(jiān)控?cái)z像頭啟動，通過對焦距及鏡頭角度進(jìn)行調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對儀表盤數(shù)據(jù)的監(jiān)控拍攝。當(dāng)人員離開警戒線(站房)時(shí)，再次對儀表盤數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控拍攝，通過比較前后兩次的拍攝數(shù)據(jù)，判斷相關(guān)人員是否進(jìn)行了違規(guī)操作。

系統(tǒng)可自動接收污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)或工況監(jiān)控系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)信號，并提供報(bào)警信號給前端網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)，觸發(fā)現(xiàn)場聯(lián)動錄像存儲或抓圖。

(1)視頻取證

自動啟動人員操作攝像機(jī)拍攝的視頻錄像，將取證信息上傳至監(jiān)控中心并進(jìn)行存儲，以固定證據(jù)。

(2)拍照取證

自動啟動儀表機(jī)柜監(jiān)控?cái)z像頭拍攝監(jiān)控照片，將取證信息上傳至監(jiān)控中心并進(jìn)行存儲，以固定證據(jù)。

4.3.3 視頻監(jiān)控管理

監(jiān)控中心可以預(yù)覽及回放污染源企業(yè)監(jiān)控視頻，可以對現(xiàn)場存儲的監(jiān)控錄像進(jìn)行點(diǎn)播回放，可以按照監(jiān)控點(diǎn)、時(shí)間等信息進(jìn)行錄像文件檢索，回放時(shí)可以指定時(shí)間點(diǎn)并進(jìn)行拖拉、慢放、快放等操作。回放時(shí)可以進(jìn)行抓圖、手動抓圖和圖片回放。

4.3.4 智能分析研判

對接污染源在線監(jiān)測、用電、工況等數(shù)據(jù)并將其用于視頻與相關(guān)數(shù)據(jù)的疊加展示及異常聯(lián)動報(bào)警[6]。通過預(yù)警態(tài)勢聯(lián)動和關(guān)聯(lián)性數(shù)據(jù)分析，利用AI 等技術(shù)進(jìn)行智能分析，一方面結(jié)合在線監(jiān)測數(shù)據(jù)中所涉及的超標(biāo)、疑似數(shù)據(jù)異常、疑似治污設(shè)施運(yùn)行不正常、產(chǎn)能與常規(guī)不符等異常狀態(tài)，自動開展視頻監(jiān)控的偵查分析，集中記錄相關(guān)時(shí)段的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)(如人員進(jìn)出站房記錄、進(jìn)出次數(shù)和相關(guān)時(shí)段視頻信息等)，作為在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的補(bǔ)充，方便管理人員調(diào)取證據(jù)；另一方面結(jié)合視頻智能分析的特性，通過人臉識別、視頻偵測記錄和行為狀態(tài)分析，采集全省每家企業(yè)的視頻數(shù)據(jù)并加以匯集，對海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判別，形成異常狀態(tài)模型，一旦觸發(fā)異常狀態(tài)條件，主動記錄偵測異常的數(shù)據(jù)并觸發(fā)報(bào)警，抓住弄虛作假等違法違規(guī)事實(shí)。

5 結(jié)束語

污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)已基本實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)測分析、無線傳輸、遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)報(bào)警等功能，但是仍面臨污染源自動監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用不充分、智能視頻監(jiān)控應(yīng)用未普及等問題?；诖耍疚难芯刻接懸曨l監(jiān)控在污染源自動監(jiān)控中的建設(shè)思路和建設(shè)內(nèi)容，將污染源在線監(jiān)測與視頻監(jiān)控兩種手段有效融合，從而形成綜合性的污染源環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)感知智能大數(shù)據(jù)分析綜合平臺。研究表明，借助于日趨完善和成熟的視頻監(jiān)控技術(shù)，采用智能視頻監(jiān)控等先進(jìn)技術(shù)手段，將視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析應(yīng)用于污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)中，能夠全面提升污染源自動監(jiān)控管理水平，推進(jìn)精準(zhǔn)治污，為深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)提供有力的技術(shù)支撐?？傊曨l監(jiān)控在污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用能夠有效地提高環(huán)境監(jiān)管水平和效率。