溫佳文 王 磊

（沂沭泗水利管理局水文局（信息中心） 徐州 221009）

1 引言

隨著水利信息化程度的不斷提高、國家信息化投入的加大，社會經(jīng)濟的發(fā)展對水利信息化提出了新的應(yīng)用需求和建設(shè)要求。因此，需要綜合應(yīng)用當前先進成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)，提升二級壩除險加固工程建設(shè)日常工作的服務(wù)能力，提高工程建設(shè)的信息化服務(wù)水平。目前，二級壩水利樞紐管理局存在水管單位人員少、管理線長、任務(wù)重等問題，給巡堤查險帶來一定的困難，尤其在汛期，堤防重點部位均需加大巡查力度，及時掌握堤防重點部位的雨情、水情、工情、險情，人力物力消耗很大，管理難度較大。

2 二級壩除險加固工程建設(shè)需求分析

早期由于已有視頻監(jiān)視系統(tǒng)為分時、分批次建設(shè)，每次中標的設(shè)備供應(yīng)商和制造商不盡相同，缺乏統(tǒng)一標準，設(shè)備品牌型號雜亂、存在技術(shù)代差、零配件通用性不夠，致使系統(tǒng)無法綜合監(jiān)控管理、操作維護困難。

為加強工程管理，確保堤防重點部位正常水事秩序，在防汛堤防重點部位處布設(shè)視頻監(jiān)視設(shè)施，實現(xiàn)重點區(qū)段的視頻影像監(jiān)視，實時掌握塌岸變形、行洪水流形態(tài)、日常管理與養(yǎng)護及涉河建設(shè)等綜合信息，提高防汛決策與管理水平。另外，為使提供的視頻影像晝夜均看得見、看得清，能夠遠程控制監(jiān)視范圍，采用高清紅外全景攝像機進行視頻監(jiān)視。

為了有效展示播放監(jiān)視監(jiān)控的高清攝像機回傳的高清視頻圖像，實現(xiàn)對汛情、險情、災(zāi)情、工情地區(qū)的實時監(jiān)視，有效管理控制監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)的各個設(shè)備，充分發(fā)揮視頻綜合管理平臺強大功能，需要建設(shè)現(xiàn)地監(jiān)視監(jiān)控中心。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1 設(shè)計思路

根據(jù)二級壩除險加固工程的總體規(guī)劃和部署，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)平臺、局域網(wǎng)環(huán)境、以及視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)備的現(xiàn)狀情況基礎(chǔ)上，分析現(xiàn)有系統(tǒng)的不足和業(yè)務(wù)、技術(shù)發(fā)展帶來的新需求，并考慮對現(xiàn)有系統(tǒng)的延續(xù)性以及面向未來的可擴展性，妥善合理地配置各種軟硬件資源，保證系統(tǒng)平臺能夠穩(wěn)定、科學(xué)地發(fā)展，增加備份機制，進一步增強和補充系統(tǒng)的可靠性、功能的完備性，確保工程運行管理方便、可靠、安全。

3.2 設(shè)計原則

二級壩樞紐工程自動化監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)采用國內(nèi)外有關(guān)最新版本的規(guī)范、標準。根據(jù)二級壩除險加固工程的建設(shè)目標和特點，結(jié)合沂沭泗局綜合管理體系的機構(gòu)和現(xiàn)狀，遵循“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一實施”的原則。

（1）統(tǒng)籌兼顧、公專結(jié)合。充分利用現(xiàn)有的公網(wǎng)資源及本系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源。系統(tǒng)強調(diào)結(jié)構(gòu)化、模塊化、標準化，同時具有良好的兼容性和靈活性。

（2）經(jīng)濟性和可靠性。既滿足近期要求又要適應(yīng)長遠的需求變化，在確保監(jiān)視監(jiān)控需要的前提下兼顧其他水利管理信息系統(tǒng)的需要。充分考慮系統(tǒng)建成后的維護管理，從技術(shù)、管理和經(jīng)費上保障系統(tǒng)的正常運行。

（3）標準性和開放性。在滿足系統(tǒng)具體功能的前提下，盡量選用標準和開放的技術(shù)及監(jiān)控軟件產(chǎn)品，同時保證系統(tǒng)有較好的互操作性。

4 建設(shè)內(nèi)容

4.1 視頻監(jiān)測站點

該項目共計安裝視頻站站點20 處，各工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)前端攝像機監(jiān)視對象和部署位置見表1。其中序號1、2、3、4、5、7、9、11、13、19、20共計11 處站點采用光纜連接，其余站點均分布在東橋頭堡二層集中控制室附近，采用網(wǎng)線連接方式。供電采用市電，結(jié)合現(xiàn)場情況就近選擇。電纜采用2×2.5mm2的國標純銅線纜。

表1 攝像機安裝位置一覽表

4.2 監(jiān)控中心建設(shè)

監(jiān)控中心在功能上分為視頻監(jiān)控中心、視頻綜合管理平臺和水閘遠程自動控制操控臺三部分，實現(xiàn)對二級壩水利樞紐、重點河道、工情、安防等的視頻遠程集中監(jiān)控，以及水閘的遠程自動控制。

監(jiān)控中心需要集中存儲服務(wù)器、系統(tǒng)校時服務(wù)器、動態(tài)域名解析服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、流媒體代理服務(wù)器、視頻監(jiān)視終端、水閘管理服務(wù)器、監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)管理終端、水閘遠程控制終端。其框架結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 監(jiān)視監(jiān)控中心硬件結(jié)構(gòu)圖

（1）集中存儲服務(wù)器

由于系統(tǒng)平臺中的海量音視頻數(shù)據(jù)，建議采用集中存儲服務(wù)器的概念，實現(xiàn)對遠程所有圖像的集中管理、分散存儲，保證用戶數(shù)據(jù)的安全。

（2）數(shù)據(jù)中心服務(wù)器

采用了大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將各種分散的設(shè)備信息融于一體，形成龐大的數(shù)據(jù)中心管理資源庫，為用戶快速查找和定位提供了高效的管理解決方案。

（3）流媒體代理服務(wù)器

由于構(gòu)建多級的遠程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)時，每個前置設(shè)備及服務(wù)器可接受的連接請求數(shù)是有限的。當連接數(shù)超過某一個數(shù)值時，系統(tǒng)就可能會工作不穩(wěn)定或連接中斷。為適應(yīng)多種帶寬和大量的并發(fā)訪問，采用了先進的流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，在各級構(gòu)建流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和控制，以解決遠程多用戶對相同圖像同時調(diào)看時的網(wǎng)絡(luò)擁堵問題。

（4）水閘數(shù)據(jù)管理服務(wù)器

水閘數(shù)據(jù)管理服務(wù)器是存儲管理各水閘的各種參數(shù)（如水位、閘門開高及狀態(tài)信息、各類開關(guān)狀態(tài)信息、揚壓力信息、電力參數(shù)信息等）、操作記錄等，數(shù)據(jù)通過與基層局水閘遠程自動控制服務(wù)器進行信息交互獲得。

（5）視頻監(jiān)視終端

臺式視頻監(jiān)視終端通過VGA 接口與防汛指揮會商顯示系統(tǒng)的RGB 矩陣切換器相連，將監(jiān)控畫面通過RGB 矩陣切換器在大屏幕上顯示，可進行圖像瀏覽及回放、數(shù)據(jù)集中備份、網(wǎng)絡(luò)矩陣控制、統(tǒng)計分析、布防管理、集中存儲、秒級回放等；同時可同屏支持1～64 路不同的畫面分割顯示方式。

移動視頻監(jiān)視終端可進行圖像瀏覽及回放、數(shù)據(jù)集中備份、網(wǎng)絡(luò)矩陣控制、統(tǒng)計分析、布防管理、集中存儲、秒級回放等。

（6）監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)管理終端

監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)管理終端可進行系統(tǒng)管理、網(wǎng)管管理、運行狀態(tài)管理、歷史信息統(tǒng)計、日志管理等。

（7）水閘遠程控制客戶端

水閘遠程控制客戶端通過VGA 接口與防汛指揮會商顯示系統(tǒng)的RGB 矩陣切換器相連，將操控畫面通過RGB 矩陣切換器在大屏幕上顯示；通過登錄基層局中控室的水閘遠程自動控制服務(wù)器讀取水位、閘門開高及狀態(tài)信息、各類開關(guān)狀態(tài)信息、揚壓力信息、電力參數(shù)信息等，并通過水閘遠程自動控制服務(wù)器、LCU 向PLC 發(fā)送控制命令，實現(xiàn)水閘的遠程操控。

5 監(jiān)視系統(tǒng)整合

由于二級壩局原有監(jiān)控資源絕大部分是由不同時期的項目投入建設(shè)，建設(shè)時無統(tǒng)一規(guī)劃、無統(tǒng)一標準，建設(shè)的監(jiān)控系統(tǒng)種類各異，并且品牌繁多，造成圖像的編碼格式、協(xié)議不統(tǒng)一，給資源整合帶來一定的難度。

按照“統(tǒng)一管理、統(tǒng)一標準、分步實施、統(tǒng)一接入”的原則，對原有視頻監(jiān)控資源有機聯(lián)網(wǎng)、整合共享，并且有效管理、靈活調(diào)用，使管理人員能夠通過授權(quán)調(diào)閱到二級壩各閘視頻監(jiān)控系統(tǒng)資源。

5.1 構(gòu)建并完善視頻資源傳輸網(wǎng)絡(luò)

依托已有的網(wǎng)絡(luò)資源，并敷設(shè)完善光纜線路，構(gòu)建監(jiān)控資源傳輸網(wǎng)絡(luò)，專門用于支撐監(jiān)控視頻資源及服務(wù)，實現(xiàn)高清晰圖像傳輸，保證聯(lián)網(wǎng)視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量。

5.2 建成視頻接入平臺

以局域網(wǎng)為承載網(wǎng)絡(luò)建成視頻接入平臺，實現(xiàn)所有圖像視頻資源的集中管理，最大限度實現(xiàn)監(jiān)控資源的共享。其他單位視頻接入平臺應(yīng)通過GB/T28181-2011 國標協(xié)議實現(xiàn)與專網(wǎng)內(nèi)的視頻信息共享平臺的無縫對接，使經(jīng)過授權(quán)的用戶能夠調(diào)閱管理區(qū)內(nèi)視頻監(jiān)控資源。

5.3 全面整合原有視頻圖像資源

通過多種技術(shù)手段，全面整合二級壩管理局之前項目建設(shè)的視頻監(jiān)控資源，將各類資源統(tǒng)一接入單位視頻接入平臺，發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，有效彌補本項目建設(shè)資源不足、監(jiān)控盲點等問題，達到充分利用視頻資源的目的。

5.4 提高圖像資源的共享及管理水平

二級壩除險加固項目的建設(shè)，可為管理單位提供視頻圖像信息共享服務(wù)，為了充分發(fā)揮其效能，系統(tǒng)采用智能化、自動化綜合監(jiān)測技術(shù)，對設(shè)備在線率、監(jiān)控視頻的完整率以及視頻圖像質(zhì)量進行全面的監(jiān)管和監(jiān)測，并實時發(fā)出報警信息，及時排除系統(tǒng)故障，保障視頻資源的正常運行。

6 結(jié)語

二級壩樞紐工程自動化監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)主要是通過在一閘東、西橋頭堡、變壓室、閘孔、護坡等區(qū)域安裝的視頻信息采集、傳輸、處理等設(shè)備，并利用本系統(tǒng)建設(shè)的計算機網(wǎng)絡(luò)完成監(jiān)控中心與現(xiàn)地各視頻監(jiān)控點的視頻系統(tǒng)連接，實現(xiàn)遠程/現(xiàn)地二級對閘站的上下游、控制室、設(shè)備運行狀況，以及部分湖區(qū)險情或涉水違法事項等進行全方位實時視頻監(jiān)視。將監(jiān)控范圍內(nèi)的視頻圖像通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心。在監(jiān)控中心可實現(xiàn)圖像實時瀏覽、存儲、查詢、回放和圖像數(shù)據(jù)智能分析、共享以及會商應(yīng)用等功能，為水利工程管理和取證提供支撐和服務(wù)■