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        智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在保護(hù)環(huán)巢湖流域生態(tài)環(huán)境中的應(yīng)用

        2021-08-02 11:27:18賈海陶范超
        魅力中國 2021年19期
        關(guān)鍵詞:環(huán)湖巢湖漁政

        賈海陶 范超

        (安徽廣播影視職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院,中國鐵塔股份有限公司合肥市分公司,安徽 合肥 230011)

        巢湖,是中國五大淡水湖之一,素有魚米之鄉(xiāng)著稱。合肥市是全國唯一懷抱淡水湖的省會城市,巢湖成為合肥的獨(dú)特資源和靚麗名片,打造“大湖名城、創(chuàng)新高地”的理念成為合肥建設(shè)創(chuàng)新型城市的主要特色和核心要求。環(huán)巢湖流域有著豐富的自然資源和物質(zhì)文化遺產(chǎn)資源。近年來隨著巢湖流域人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,特別是近年來種植養(yǎng)殖業(yè)、旅游業(yè)以及沿湖工業(yè)和城鎮(zhèn)化不斷發(fā)展,保護(hù)一湖清水的壓力越來越大。利用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng),可以逐步完善巢湖水域治理措施,大力提升生態(tài)環(huán)境的整治力度,從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境治理和生態(tài)保護(hù)的可持續(xù)性發(fā)展。

        一、環(huán)巢湖流域的現(xiàn)狀及存在問題

        隨著環(huán)巢湖流域城市的發(fā)展,區(qū)域內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)、旅游業(yè)以及沿湖工業(yè)和城鎮(zhèn)化不斷地發(fā)展以及市場的需求擴(kuò)大,安徽省專設(shè)治理五大淡水湖之一巢湖的管理機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對巢湖的綜合治理。并響應(yīng)國家對環(huán)境保護(hù)的要求,環(huán)巢湖整體生態(tài)環(huán)境需要加快的改善,也為子孫后代留下良好的生存環(huán)境。例如:每年的巢湖漁火音樂節(jié),合肥市民和各地游客都能欣賞到漁火映湖、激光伴漁火的盛大場景。巢湖民歌、湖鮮美食節(jié)、漁網(wǎng)文化展演等活動可以讓市民們充分領(lǐng)略大湖名城的人文之美、湖光之美和民風(fēng)之美。那么,巢湖流域的保護(hù)是廣大市民們的共同心聲。需要管理機(jī)構(gòu)通過信息化和智能化的科技手段全面監(jiān)控巢湖水域的藍(lán)藻水華、水質(zhì)水位、漁業(yè)捕撈、污水排放、航運(yùn)交通、旅游和賽事區(qū)安全及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等實(shí)時(shí)情況,實(shí)時(shí)掌控湖區(qū)及各入湖口水質(zhì)情況,對湖區(qū)進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控,直觀實(shí)現(xiàn)巢湖的動態(tài)觀測。逐步完善巢湖水域治理措施,大力提升生態(tài)環(huán)境的整治力度,從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境治理和生態(tài)保護(hù)的可持續(xù)性發(fā)展。

        巢湖的綜合管理方面,目前存在如下比較突出的問題:

        (一)環(huán)保:近年來,巢湖水域各類水質(zhì)問題突出,尤其是溫度高時(shí),湖面藍(lán)藻爆發(fā)嚴(yán)重。

        (二)交通:船舶進(jìn)出港易出現(xiàn)擦碰事件。

        (三)水利:進(jìn)入汛期時(shí),連續(xù)暴雨會引起洪澇災(zāi)害,引起湖水淹沒湖區(qū)周邊環(huán)湖道路,防汛問題突出。

        (四)漁政:湖區(qū)禁漁期內(nèi),時(shí)常出現(xiàn)區(qū)域內(nèi)偷捕現(xiàn)象。

        (五)水產(chǎn):近些年,隨著巢湖水質(zhì)受到破壞,巢湖的水產(chǎn)資源和魚類物種受到影響,保護(hù)巢湖水產(chǎn)物種迫在眉睫。

        (六)旅游:近年來,環(huán)巢湖周邊開發(fā)湖光山色文化游、溫泉保健度假游、兩岸觀光休閑游、農(nóng)家親水生態(tài)游、水戰(zhàn)遺跡科考與紅色旅游等,吸引全國各地的大量游客。旅游開發(fā)的環(huán)境保護(hù)迫在眉睫。

        (七)其他:環(huán)湖漁民自然村多,湖邊漁民居住集中;湖邊漁船??考?,時(shí)有漁船丟失或財(cái)物被盜;湖邊是漁民捕撈漁獲物交易集中的地方,隨著環(huán)湖大道通車,人流量大,人員復(fù)雜,湖邊矛盾糾紛較多。

        為了解決巢湖生態(tài)環(huán)境的相關(guān)問題并更好的響應(yīng)國家政策,必須實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)掌控湖區(qū)及各入湖口水質(zhì)情況,并有效引導(dǎo)和服務(wù)巢湖旅游業(yè),有序管控漁政業(yè)務(wù)發(fā)展,提升防汛指揮調(diào)度能力,合理利用巢湖水資源,需要對環(huán)巢湖周邊進(jìn)行全方位智能視頻監(jiān)控,直觀、動態(tài)獲取巢湖流域的實(shí)時(shí)視頻,實(shí)現(xiàn)巢湖湖區(qū)的動態(tài)綜合監(jiān)管。

        二、智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

        (一)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析

        智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)主要是利用流媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)環(huán)巢湖流域環(huán)境的時(shí)實(shí)動態(tài)數(shù)據(jù)采集和傳輸,根據(jù)可視化的視頻數(shù)據(jù)信息,可以進(jìn)一步提升環(huán)巢湖流域的管理、觀測和監(jiān)測,對重大事件和自然災(zāi)害,能夠及時(shí)快速的處理。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括:前端監(jiān)控子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)、管理平臺子系統(tǒng)、監(jiān)控中心子系統(tǒng)和存儲子系統(tǒng)。

        1.前端監(jiān)控子系統(tǒng):主要實(shí)現(xiàn)對重點(diǎn)觀測區(qū)域的部分覆蓋,將現(xiàn)場的實(shí)時(shí)圖像和視頻數(shù)據(jù)傳回指揮中心,及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)巢湖湖面生態(tài)環(huán)境異常、湖堤異常、重點(diǎn)涵道口排污異常等情況,同時(shí)能通過攝像機(jī)真實(shí)記錄異常發(fā)生前、發(fā)生過程中以及發(fā)生以后現(xiàn)場的真實(shí)情況,管理人員可以通過視頻數(shù)據(jù)對異常事件進(jìn)行處理,今后,對異常事件可以進(jìn)行有效地預(yù)防和治理。

        2.網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng):視頻監(jiān)控傳輸?shù)臄?shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)傳輸和視頻圖像質(zhì)量的要求非常高,就需要采用運(yùn)營商數(shù)據(jù)專線方式,網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性較好。網(wǎng)絡(luò)采用IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(如圖1),管理中心機(jī)房部署核心交換機(jī),漁政總站部署一臺接入交換機(jī),漁政分站各部署一臺接入交換機(jī),若干個(gè)前端點(diǎn)位各部署一臺接入交換機(jī)。主要實(shí)現(xiàn)對前端監(jiān)控點(diǎn)位以及漁政分站和漁政總站的數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)交互的需求。網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器需采用入侵防御系統(tǒng)和防火墻策略對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行防護(hù),服務(wù)器和客戶端需安裝殺毒軟件進(jìn)行防護(hù)。

        3.管理平臺子系統(tǒng):子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不小于500路前端視頻接入,具備視頻預(yù)覽,錄像存儲管理,用戶管理、解碼上墻,報(bào)警聯(lián)動,手機(jī)APP等功能,并符合GB/T 28181-2016標(biāo)準(zhǔn),平臺預(yù)留并提供相關(guān)接口和SDK,支持相關(guān)共享平臺進(jìn)行對接。實(shí)現(xiàn)對前端視頻預(yù)覽,錄像存儲管理等需求。通過手機(jī)APP能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)看環(huán)巢湖流域的周圍的情況。

        4.監(jiān)控中心子系統(tǒng):監(jiān)控中心分為總站監(jiān)控和分站監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)對所屬視頻監(jiān)控點(diǎn)視頻資源圖像展示、UPS供電以及機(jī)房硬件支撐的需求。電視墻是監(jiān)控中心常用的監(jiān)控設(shè)備,由監(jiān)視器組成,能夠放大監(jiān)控畫面,便于監(jiān)控人員觀看。平臺支持將監(jiān)控畫面上傳到電視墻上播放。支持將不同的視頻信息顯示到大屏顯示器上。支持同時(shí)顯示實(shí)時(shí)視頻,錄像視頻,輪巡視頻等不同的視頻信息。

        5.存儲子系統(tǒng):視頻監(jiān)控回路獲取的視頻數(shù)據(jù)需要很大的存儲空間來存儲數(shù)據(jù)。存儲系統(tǒng)按照兩級(一總多分)的存儲架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),分別為一級管理中心存儲和二級漁政分站存儲。

        一級管理中心存儲, 主要采用集中的IP-SAN網(wǎng)絡(luò)直存的方式,負(fù)責(zé)對監(jiān)控點(diǎn)位的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。例如:設(shè)置33個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位,則需要有17臺環(huán)湖監(jiān)控一體機(jī),16臺環(huán)湖監(jiān)控高速球和33臺防盜攝像機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)對視頻資源的存儲。

        充分考慮未來擴(kuò)容、升級的平滑過渡,設(shè)計(jì)IP-SAN架構(gòu)是本方案最佳選擇,是目前比較成熟的廣泛應(yīng)用于監(jiān)控領(lǐng)域的存儲架構(gòu)。

        (二)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)

        環(huán)巢湖流域智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)遵循安全保障與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系進(jìn)行設(shè)計(jì),系統(tǒng)按照五層架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、支撐層、應(yīng)用層和展示層。

        感知層:主要包括環(huán)湖監(jiān)控高速球機(jī)、環(huán)湖監(jiān)控一體機(jī)和防盜攝像機(jī)等各種類型傳感器,獲取高清視頻數(shù)據(jù)或其它數(shù)據(jù)。

        網(wǎng)絡(luò)層:主要是指用來承載本次環(huán)巢湖流域視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的巢湖省巢管局視頻專網(wǎng),根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求和用戶特點(diǎn),最終業(yè)務(wù)應(yīng)用和支撐平臺部署在不同的網(wǎng)上。相關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括環(huán)湖監(jiān)控視頻專網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等。

        支撐層:主要包括存儲、操作系統(tǒng)、中間件、服務(wù)器等。存儲設(shè)備主要用于存儲本次環(huán)巢湖流域視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻等相關(guān)數(shù)據(jù);操作系統(tǒng)、中間件主要用是用于部署在本次環(huán)巢湖流域視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺服務(wù)器的底層軟件環(huán)境,服務(wù)器用于部署本次環(huán)巢湖流域視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用平臺軟件。

        應(yīng)用層:主要包括視頻監(jiān)控管理平臺,能夠?qū)崿F(xiàn)視頻調(diào)閱、視頻錄像回放、報(bào)警聯(lián)動、電視墻管理等功能。

        展示層:主要包括漁政總站監(jiān)控中心、漁政分站監(jiān)控中心顯示終端和相關(guān)電視墻等。

        (三)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)

        智能視頻監(jiān)控整套系統(tǒng)主要包括前端監(jiān)控子系統(tǒng)、網(wǎng)路傳輸子系統(tǒng)、存儲子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控管理平臺子系統(tǒng)、監(jiān)控中心子系統(tǒng)、安全防護(hù)及報(bào)警系統(tǒng)等部分組成。總體設(shè)計(jì)為前端監(jiān)控子系統(tǒng),按照每個(gè)點(diǎn)位監(jiān)控距離和范圍不同,大致分為以下兩類監(jiān)控點(diǎn)位,其分別采用環(huán)湖監(jiān)控一體機(jī)+一臺防盜攝像機(jī)和環(huán)湖監(jiān)控高速球+一臺防盜攝像機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)對重點(diǎn)觀測區(qū)域的部分覆蓋,將現(xiàn)場的實(shí)時(shí)圖像傳回指揮中心,及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)巢湖湖面生態(tài)環(huán)境異常、湖堤異常、重點(diǎn)涵道口排污異常等情況,同時(shí)能真實(shí)記錄異常發(fā)生前、發(fā)生過程中以及發(fā)生以后現(xiàn)場的真實(shí)情況,從而對異常事件進(jìn)行處理以及對以后的異常事件的預(yù)防、治理提供真實(shí)有效的直觀資料。網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)采用租用運(yùn)營商的專線方式,各前端視頻點(diǎn)位和漁政分站分別通過專線與信息中心機(jī)房互聯(lián);存儲子系統(tǒng)按照兩級(一總多分)的存儲架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),一總采用集中的IP-SAN網(wǎng)絡(luò)直存的方式,多分采用相對分散的網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)存儲方式;每個(gè)觀測點(diǎn)安裝2臺監(jiān)控?cái)z像機(jī),一個(gè)為環(huán)巢湖生態(tài)觀測監(jiān)控,一個(gè)為觀測點(diǎn)設(shè)備防盜監(jiān)控,每路圖像(1080P)所需要的帶寬4-8M,因此每個(gè)觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)專線帶寬設(shè)計(jì)為10M(充分考慮冗余以及未來就近增加補(bǔ)盲)。漁政分站網(wǎng)絡(luò)接入帶寬設(shè)計(jì)為30M,漁政總站通過局域網(wǎng)訪問(同時(shí)實(shí)時(shí)瀏覽約8-12路視頻圖像);管理總局信息中心機(jī)房采用1條1000M帶寬線路接入。視頻監(jiān)控管理平臺子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)前端視頻接入,具備視頻預(yù)覽,錄像存儲管理,用戶管理、解碼上墻,報(bào)警聯(lián)動手機(jī)APP等功能,視頻監(jiān)控中心子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不小于500路前端視頻接入。安全防護(hù)主要包括服務(wù)器防護(hù)和網(wǎng)絡(luò)防護(hù),充分考慮網(wǎng)絡(luò)接入安全性能,配置防火墻和入侵防御設(shè)備實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)的惡意攻擊的防護(hù)機(jī)制。報(bào)警系統(tǒng)采用人工報(bào)警和視頻智能分析報(bào)警系統(tǒng),通過人為觸發(fā)前端桿件上手動報(bào)警按鈕的報(bào)警信號,通過攝像機(jī)的報(bào)警輸入接口轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)信號,實(shí)現(xiàn)視頻信號與報(bào)警信號傳輸至系統(tǒng)平臺,最終實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號與視頻信號聯(lián)動。

        三、小結(jié)

        環(huán)巢湖流域智能視頻監(jiān)控系統(tǒng),可以極大的改善巢湖周邊的生態(tài)環(huán)境、人居環(huán)境和旅游環(huán)境,提升管理部門的綜合管理能力和治理能力,對重大活動和重大事件,可以實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)、高效處置。對防汛指揮調(diào)度工作提供科學(xué)輔助決策,以防造成重大災(zāi)害損失。能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處置漁民偷捕的情況,并為漁政執(zhí)法提供有效證據(jù),保障居民生命財(cái)產(chǎn)安全。保護(hù)巢湖流域資源,改善生態(tài)環(huán)境,提高生物多樣性,維護(hù)自然生態(tài)平衡,實(shí)現(xiàn)綠水青山,彰顯合肥市“大湖名城、創(chuàng)新高地”的良好社會形象。

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