萬鵬

廣東省水利水電科學(xué)研究院 廣東廣州 510610

信息化時(shí)代的到來，使我國的河道等水利工程信息化監(jiān)控工作帶來了新的挑戰(zhàn)，完善了各個(gè)水利工程的安全監(jiān)管系統(tǒng)。近年來，我國在全國水利工作會議上重點(diǎn)提出，“補(bǔ)短板、強(qiáng)監(jiān)管”對水利工程在新的時(shí)期，新的發(fā)展方向，提出了水利改革的發(fā)展基調(diào)。各個(gè)水利工程企業(yè)需要優(yōu)化整改建設(shè)目標(biāo)，并以問題為出發(fā)點(diǎn)，加強(qiáng)完善各個(gè)環(huán)節(jié)的體制改革，致力構(gòu)建一套完整高效的實(shí)時(shí)監(jiān)管控制體系，落實(shí)滿足高質(zhì)量、高水平的水利行業(yè)監(jiān)管工作，擴(kuò)大對我國樹立工程的監(jiān)管格局，落實(shí)滿足新時(shí)期協(xié)同發(fā)展的工作需求。因此，各個(gè)水利工程企業(yè)需要將注意力重點(diǎn)放在水資源、江河湖泊以及各個(gè)管轄區(qū)域的水土保持監(jiān)管工作中來，結(jié)合信息化時(shí)代的優(yōu)勢，完善自身企業(yè)對各個(gè)重點(diǎn)河道視頻監(jiān)控管理工作的部署，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)管各個(gè)區(qū)域?yàn)?zāi)情、水污染以及船只運(yùn)行的各個(gè)視頻監(jiān)控狀態(tài)，做好提前預(yù)防工作，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 工程基礎(chǔ)情況分析

該市區(qū)?？趨^(qū)域水利工程是當(dāng)?shù)刈顬橹匾慕?jīng)濟(jì)園核心區(qū)域。因該區(qū)域周邊河道繁多，地域廣闊，沿海區(qū)域會出現(xiàn)違法侵占河道的違章建筑現(xiàn)象，同時(shí)在不同區(qū)域還會出現(xiàn)非法盜土，影響了諸多河道的排澇泄洪工作。該河口區(qū)域因地形條件復(fù)雜，需要人工花費(fèi)很長的時(shí)間才能完成巡查監(jiān)管工作，又因現(xiàn)有的物力、財(cái)力有限，迫切需要在各個(gè)管轄范圍內(nèi)布設(shè)科學(xué)合理的視頻監(jiān)管控制點(diǎn)位，這樣才能實(shí)現(xiàn)高科技新技術(shù)的重點(diǎn)堤防實(shí)時(shí)監(jiān)控，對出現(xiàn)水時(shí)間違法行為以及出現(xiàn)的違法行為動向進(jìn)行及時(shí)的調(diào)查取證，有效彌補(bǔ)了人員隊(duì)伍執(zhí)法力量不足等問題，實(shí)現(xiàn)預(yù)防違法行為以及及時(shí)發(fā)展違法行為的高效工作，起到震懾的作用，落實(shí)滿足周邊設(shè)施經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定安全需求[1]。

2 視頻監(jiān)控在偏遠(yuǎn)水利工程管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵點(diǎn)及技術(shù)難點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)功能管理關(guān)鍵點(diǎn)

該區(qū)域水利工程視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)功能中，充分解決了在特殊情況下，人工無法觀測以及數(shù)據(jù)采集不及時(shí)等諸多問題，有效實(shí)現(xiàn)了自動化安全監(jiān)管功能作用，并可以幾桶監(jiān)管各個(gè)區(qū)域的視頻圖像，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一管理的價(jià)值意義。不僅如此，基于無線網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建了數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)聯(lián)鏈路，實(shí)現(xiàn)了高效穩(wěn)定的視頻圖像傳輸環(huán)節(jié)。又在實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控監(jiān)管管理的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展對水文采集開發(fā)等一系列IDE水質(zhì)監(jiān)測功能以及數(shù)據(jù)采集傳輸工作。

2.2 視頻監(jiān)控技術(shù)難點(diǎn)

因該區(qū)域，屬于較為偏遠(yuǎn)的?？谖恢茫铱刂泣c(diǎn)位極為分散，在各個(gè)監(jiān)控區(qū)域無法實(shí)現(xiàn)落實(shí)光纖鏈路的有效布置工作。與此同時(shí)，因布設(shè)的視頻監(jiān)控點(diǎn)較為分散，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸距離太短，又因數(shù)據(jù)視頻需要高寬帶。因此，在實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行了多級存儲備份。不僅如此，諸多的偏遠(yuǎn)地區(qū)因無法布設(shè)供電線纜，這需要配備相應(yīng)的太陽能或者是風(fēng)力供電，以此彌補(bǔ)無法用電的問題。尤其是在?？趨^(qū)域，因環(huán)境潮濕，需要落實(shí)做好相應(yīng)設(shè)備的防護(hù)功能，確保設(shè)備的使用壽命及安全[2]。

3 視頻監(jiān)控在偏遠(yuǎn)水利工程管理系統(tǒng)中設(shè)計(jì)方案

3.1 信息采集系統(tǒng)

在該區(qū)域水利工程視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)功能中，視頻監(jiān)控信息采集系統(tǒng)工程，可以對各個(gè)河道以及重點(diǎn)航道實(shí)現(xiàn)前端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集工作。該系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分是由高清紅外攝像機(jī)、光纖收發(fā)器以及各個(gè)設(shè)備技術(shù)組建而成的。與此同時(shí)，該區(qū)域還對該工程采用了多樣化信息數(shù)據(jù)采集方式，其中的球式信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全景畫面的拍攝，局部重點(diǎn)的數(shù)據(jù)畫面則由槍式采集功能完成，并可以對重點(diǎn)關(guān)鍵監(jiān)控位置進(jìn)行不間斷實(shí)時(shí)拍攝監(jiān)控[3]。

3.2 組網(wǎng)傳輸模式

該區(qū)域水利工程視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)中，結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸距離，在各個(gè)數(shù)據(jù)匯集點(diǎn)，紛紛敷設(shè)了光纖供電電纜，實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的集中匯集，并能統(tǒng)一輸送到中心機(jī)房。不僅如此，該區(qū)域水利工程視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，對較長的距離位置，則采用了無線組網(wǎng)，不僅實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的集中匯聚，同時(shí)還將各個(gè)有限匯聚點(diǎn)以及無線匯聚點(diǎn)集中儲存并在同一時(shí)間實(shí)現(xiàn)相應(yīng)設(shè)備的交換機(jī)當(dāng)中，構(gòu)建了視頻系統(tǒng)的局部網(wǎng)絡(luò)，做到了數(shù)據(jù)互傳共享模式。不僅如此，無線組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)了與運(yùn)營商的有效傳輸，并在各個(gè)無線網(wǎng)橋中，布設(shè)了信息數(shù)據(jù)集中點(diǎn)采集信號，以此實(shí)現(xiàn)上下無線的信息數(shù)據(jù)采集功能。除此之外，在無線網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，合理運(yùn)用運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)了鏈路備份，并可以在第一時(shí)間迅速切換為運(yùn)營商傳輸模式，實(shí)現(xiàn)不間斷數(shù)據(jù)傳輸功能，主要傳輸模式如下。

首先是MESH組網(wǎng)傳輸模式，該模式中的無線模塊可以對各個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)以及路由進(jìn)行不同模塊的配置，有效構(gòu)成了一個(gè)完善的模塊網(wǎng)絡(luò)，并可以第一時(shí)間進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸工作，其中的Node模式的點(diǎn)段模塊會與通訊端模塊相同，這樣可以在同一網(wǎng)絡(luò)下實(shí)現(xiàn)對路由模塊的有效傳輸，有效解決了因單個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸距離太遠(yuǎn)的問題，并且擴(kuò)充了路由個(gè)數(shù)的傳輸范圍。再有，AES128數(shù)據(jù)加密傳輸模式，可以協(xié)助無線通信過程中的數(shù)據(jù)自帶加密，并可以進(jìn)行疊加AES128加密功能，這樣用戶在網(wǎng)絡(luò)軟件平臺上可以隨意進(jìn)行讀取以及更改模塊密碼，實(shí)現(xiàn)了無形網(wǎng)絡(luò)上的傳輸時(shí)長，有效落實(shí)空中數(shù)據(jù)的保護(hù)功能。需要注意的是，無線傳輸網(wǎng)絡(luò)需要配備相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模塊，如信道、速率等通訊模塊，這樣才能實(shí)現(xiàn)無線模塊數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸以及準(zhǔn)確傳輸功能[4]。

3.3 信息存儲系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)信息儲存系統(tǒng)中，則是將本地?cái)?shù)據(jù)與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行了雙重備份模式。在監(jiān)控?cái)z像機(jī)內(nèi)按有大容量數(shù)據(jù)信息存儲卡，并可以進(jìn)行對數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)采集，同時(shí)將視頻畫面在無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回送，確保信息數(shù)據(jù)存儲中心的圖像信息采集的完整程度。不僅如此，還有效使用了超高像素高清紅外前端攝像機(jī)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)全天制的不間斷實(shí)時(shí)錄像，確保視頻資料的保存完整度[5]。

3.4 遠(yuǎn)端風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)

該海河口區(qū)域每年定期月份會出現(xiàn)強(qiáng)力大風(fēng)，風(fēng)速為6.5-7.5m/s，且日照時(shí)長為364.8h，且風(fēng)速穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電，以此滿足備點(diǎn)用電需求。不僅如此，還需要安置風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及太陽能電池板，這樣可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力控制器以及光伏控制器的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)對蓄電池的有效充電。除此之外，蓄電池在通過相應(yīng)的通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)配電屏的直流輸出，這樣可以有效實(shí)現(xiàn)對視頻監(jiān)控設(shè)備的供電功能。需要注意的是，如需要極高電壓的傳輸設(shè)備，則需要配備相應(yīng)的電壓逆配設(shè)備器，這樣蓄電池在不足35%的電量容量下，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動切斷電，一代電量充滿后，就可以進(jìn)行供電的恢復(fù)，同時(shí)確保蓄電池的使用壽命得以保護(hù)。這種兩種結(jié)合的方式，有效實(shí)現(xiàn)了白天用電與晚間用電的互補(bǔ)功能，確保視頻攝像監(jiān)控的全天制穩(wěn)定實(shí)時(shí)工作[6]。

4 視頻監(jiān)控在偏遠(yuǎn)水利工程管理中的設(shè)計(jì)實(shí)施

4.1 地基設(shè)計(jì)

該區(qū)域地勢平緩且海拔不高，但會出現(xiàn)過多的洼地部分，則是由還退成陸的形式構(gòu)成，局部大范圍都是以鹽堿地為主，該區(qū)域地層是較為松散的沉積交互地層組成的。該功能結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件，以及視頻監(jiān)控桿形狀，根據(jù)該工程的相關(guān)勘察資料，落實(shí)滿足了建筑設(shè)施基本規(guī)范要求，在綜合考慮的情況下，并需要安設(shè)的視頻監(jiān)控桿進(jìn)行的相應(yīng)土層地基地參考數(shù)值判斷。因當(dāng)?shù)貐^(qū)域的基層較淺，對視頻監(jiān)控桿的載荷力度不強(qiáng)，但是該區(qū)域的黏土層粉質(zhì)性很強(qiáng)，以此作為了視頻監(jiān)控桿建筑的基礎(chǔ)持力層。不僅如此，該工程在施工過程中，對遇到的土層下臥進(jìn)行了有效的補(bǔ)強(qiáng)以及清除工作，實(shí)現(xiàn)了視頻監(jiān)控桿建筑物的有效安設(shè)[7]。

4.2 監(jiān)控桿設(shè)計(jì)

因該區(qū)域的氣象天氣變化多端，為確保風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)設(shè)備的正常使用功能，需要增加視頻監(jiān)控桿的高度，才能有效加強(qiáng)無線網(wǎng)信號的收發(fā)效率，這不僅需要加強(qiáng)視頻監(jiān)控桿支架的安全穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控桿與相關(guān)設(shè)備的有效連接。因此，需要在視頻監(jiān)控桿以及太陽能電池板進(jìn)行有序奧的螺栓抱箍連接，并將蓄電池進(jìn)行有效的地埋方式，以此將其視頻監(jiān)控桿的承重力度，這樣可以有效解決因重心不穩(wěn)或是散熱不佳的多種問題，并同時(shí)設(shè)計(jì)了對配電柜的防雨以及散熱等保護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了全天視頻的有效監(jiān)控工作[8]。

4.3 風(fēng)光互補(bǔ)控制器設(shè)計(jì)安裝

智能控制器在風(fēng)力發(fā)電當(dāng)中起到至關(guān)重要的作用，可以實(shí)現(xiàn)對蓄電池進(jìn)行安全穩(wěn)定的充電功能。在蓄電池電力已經(jīng)充滿時(shí)，可以及時(shí)地自動切斷風(fēng)機(jī)充電，當(dāng)電力不足時(shí)，可以自動恢復(fù)風(fēng)機(jī)充電，以此確保蓄電池的靈活充電功能。這樣可以實(shí)現(xiàn)對蓄電池的較高保護(hù)等級，并可以確保外殼不是受到損傷的情況下，確保內(nèi)部電路不受到灰塵的入侵，在蓄電池浸入水下不超過一米四，可以確保內(nèi)部零件在短時(shí)間內(nèi)不受到損壞，延長了對蓄電池的保護(hù)時(shí)間，確保在惡劣的外部環(huán)境下，也可以在戶外安全使用，大大提升了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用效率。再有，太陽能發(fā)電智能控制器，可以實(shí)現(xiàn)對太陽能智能充電的功能效率，滿足蓄電池的自動充電控制功能。太陽能智能控制器可以自動控制調(diào)整使用電壓，在控制器與蓄電池有效連接的情況下，實(shí)現(xiàn)對太陽能板的有效負(fù)載連接，這樣可以有效管控蓄電池在電量不足的情況下，進(jìn)行對控制器的有效計(jì)算充電，并實(shí)現(xiàn)均衡充電方式，大大加強(qiáng)了蓄電池的使用壽命[9]。

4.4 避雷設(shè)施設(shè)計(jì)

在避雷設(shè)計(jì)方面，實(shí)現(xiàn)了有線網(wǎng)絡(luò)與電源兩者的有效結(jié)合方式，并將視頻線路以及電源防雷器進(jìn)行集中設(shè)施管理。該設(shè)計(jì)過程中，將監(jiān)控系統(tǒng)前端進(jìn)行了高清網(wǎng)絡(luò)防雷保護(hù)設(shè)計(jì)，并將其放于防水箱內(nèi)，同時(shí)與各個(gè)電源線進(jìn)行了密切串聯(lián)，這樣不僅落實(shí)滿足了對設(shè)備的正常安全使用需求，同時(shí)也大大降低了電源線受到電磁干擾的浪涌機(jī)率，實(shí)現(xiàn)了對視頻監(jiān)控設(shè)備的有效防護(hù)，降低了雷電的不良侵害。需要注意的是，確保視頻監(jiān)控綜合網(wǎng)絡(luò)的全方位保護(hù)，可采用多級防雷方案，有效降低插損機(jī)率，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)系統(tǒng)的傳輸性，在選擇不同電壓的防雷器時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場進(jìn)行敷設(shè)，以此確保電源線路電壓的安全穩(wěn)定功能[10]。

5 結(jié)語

綜上所述，本案例偏遠(yuǎn)水利工程有效采用了光風(fēng)互補(bǔ)供電模式，解決了對該區(qū)域視頻監(jiān)控用電問題，構(gòu)建了無線網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)營商鏈路組網(wǎng)的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了全天制視頻圖像的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，有效降低了人力、物力以及財(cái)力的不足問題。實(shí)現(xiàn)了對突發(fā)狀況的有效監(jiān)管工作，提高了視頻監(jiān)控資源的高效使用頻率，實(shí)現(xiàn)了對該區(qū)域建筑以及人民的生命安全，推動了當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟(jì)，促進(jìn)水利工程與科學(xué)技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。