安徽省防汛抗旱视频监视系统二期工程建设

2011-11-20凌红霞

水利信息化 2011年1期

凌红霞

（安徽省防汛抗旱指挥部办公室，安徽合肥 230022）

0 引言

随着国民经济的迅猛发展，现代化水利基础设施建设在国民经济中的作用尤为突出。安徽省地处江淮之间南北气候过渡带，防汛减灾任务繁重是基本省情。利用 IP、光纤通信技术和数字视频处理技术等先进信息技术手段，全面实施大中型水库、重要闸站的远程实时监控，建设防汛抗旱视频监视系统，对提高安徽省防汛抗旱现代化、科学化水平有着十分重要的意义。

1 需求分析

防汛抗旱工程远程视频监视系统，是各级领导防汛抗旱指挥调度的“千里眼”。2008年安徽省建成省防汛抗旱视频监视系统一期工程，包含蚌埠闸、阜阳闸、城西湖闸等14个闸站23个视频监视点，实现了对部分重要防洪工程和防汛现场图像的采集和传输，为各级防汛部门提供实时、直观的汛情和工情视频图像信息，进一步提高了管理水平和工程调度运用的科学性。该工程在历年的防汛工作中发挥了重要作用。

由于一期工程视频监视点数量有限，覆盖面较小，已无法满足防汛调度对视频信息的需求，建设覆盖防汛调度主要信息点的二期视频监视系统已十分必要。

二期工程主要技术要求如下：

1）新建系统与已建系统要无缝融合，并充分利用已建省中心集中监视平台，以充分保证前期工程的投资。

2）要求将各监视点的监视图像汇集到省监视中心，同时可将各新增站点图像分别传送至相关应用或管理单位。

3）各市级相关单位（安徽省水利厅直管单位、市防办、水文局）在不利用本省现有水利专网电路的情况下，能访问所需查看的视频监视点图像；外出用户可通过 VPN 或手机终端（图像分辨率可相应降低标准）实现有关监视站点图像的访问。系统具有用户认证功能，拒绝非授权用户访问系统。

4）监控中心可对所有联网视频编码器进行集中控制管理。

5）前端视频监视图像存储采用分布式大容量冗余容错和硬盘存储。

6）全部站点图像要求达到 D1图像分辨率。

7）视频编码器，支持 MPEG-4/H.264编码标准，支持 QCIF/CIF/D13种图像。

8）监视摄像机为一体化高速球型摄像机，光学变焦 ≥26倍，最低照度 ≤ 0.01Lux，图像水平分辨率 ≥500线，信噪比 >50dB，具有数字降噪技术，强光抑制，背光补偿等功能。

9）具备自动轮巡监视所有联网视频编码器的通道功能。

10）具有记录事件及用户操作活动的功能。

11）提供系统平台的 SDK 二次开发接口（开发包及技术文档），保证其它系统能够集成该系统的监视图像。

2 组网方案

2.1 方案选择

安徽省防汛抗旱视频监视系统一期工程传输通道依托于省防汛抗旱通信骨干网，因二期工程各市视频监视点密度增加，省防汛抗旱通信骨干网 2M 带宽已不能满足多个视频监视站点图像的同时传输，考虑线路带宽需扩容和维护等因素，决定租用电信运营商的传输通道，不占用安徽省现有水利专网电路。通信电信运营商提供的图像传输方式可分为专线、因特网 VPN、无线3种方式，通过招标比较，专线费用太高，但可靠性最好，无线方式费用低，但可靠性得不到保证，最终采用性价比较高的因特网 VPN 方案[1]。

为便于系统的集中管理，设置省中心和市级分中心2级服务器，视频编码器等前端设备置于视频监视点，构建“1个主控中心、多个分控中心”的3级网络。所有用户由省中心的认证服务器统一授权和管理。系统通过视频服务器把监控图像传送至任何需要的节点。省防汛抗旱远程视频监视系统3级联网架构如图1所示。

图1 省防汛抗旱远程视频监视系统3级联网架构图

各级功能描述：

第1级（数据交换与应用层）设1个核心，以省监控中心为核心；

第2级（数据控制与应用层），视频服务器是数据控制和视频调度的核心设备，能保证各分中心与省中心进行灵活的视频信息交换，并提供图像信息监控功能；

第3级（数据采集层），主要是采集各个视频布控点的数字视频信号，并连接到分中心视频服务器。再上传到省监控管理中心，这样可以获取最清晰的图像。

2.2 系统组成[2]

2.2.1 前端设备

前端设备主要由摄像机、视频编码器、硬盘、设备保护箱、防雷器等其他辅助材料组成。摄像机型号的选择尤为重要，是图像质量好坏的关键因素，本次主要采用 SSD-1206PD 匀速摄像机和 SSD-1206IR 红外匀速摄像机；硬盘可存储前端1个月的图像，可对录像资料进行回放、调阅、剪辑和备份。

2.2.2 市级监控分中心

市级监控分中心设置在各市级电信运营商，配置视频服务器和平台软件。

2.2.3 省级监控中心

省级监控中心设置在省水利信息中心，配置视频和管理服务器及视频解码矩阵。省级监控中心对全省管理范围内的防汛抗旱视频监视点进行集中管理。监视中心通过统一的网络监控管理平台，根据实际需要控制、监视、管理、调阅全省水利远程视频监视站点的图像。监视中心软件采用 C/S、B/S 并存的构架方式，基本架构如图2所示。

利用已建的视频监视电视墙，通过视频解码矩阵将所要浏览的图像先进行硬解压，再输出到视频监视电视墙进行显示。省中心视频服务器同时安装了电子地图软件，被授权用户可通过点击电子地图浏览所要观看监视点的图像。省视频监视平台留有接口供接入省三维 GIS 平台，通过 GIS 平台可查看已建点的实时视频监视图像。

2.2.4 视频传输通道

租用省电信公司传输通道。28个视频监视站分别开通1条10M 因特网光纤；省中心开通1条100M 因特网光纤，并分配32个公网 IP 地址。

2.2.5 接地系统

考虑到大部分监视点都设置在野外，在每个监视点前端都安装了电源、信号防雷模块，并做了可靠的接地网，防止雷击对设备造成的损坏。

2.2.6 客户端软件

各市级相关单位用户被授权后，可通过客户端软件或 IE 浏览器方式进行视频图像选择观看和控制；外出用户可通过 VPN 或以太网实现有关监视站点图像的访问。用户可以拥有不同的权限，实现对各监视点的图像进行选择观看、查询、录像、回放等操作。

授权用户访问网络视频监视系统时都将进行身份认证，用户输入用户名和密码后，认证系统对其进行验证，以判断用户是否有权使用此系统。认证系统对用户进行安全认证，身份验证的资料来源于集中的平台内数据库，数据库管理着视频监视管理系统的所有用户的身份资料。

3 系统建设情况

2.3 系统集成

省中心已建集中监视平台软件经升级后，接入视频监视点前端视频编码器设备，同时将已建的视频监视点前端设备接入整合，级联新建和已建的分中心流媒体服务器，实现联网和集中管理。

2.4 系统安全及认证

2.4.1 完善的权限管理

有权限用户登录到视频监视系统后，系统提供给用户使用界面，通过使用界面，可以对监控点的设备进行管理和配置，实时查看授权监控点的视频图像，控制对各监控点视频图像的录像日程安排、管理、查看和检索保存在存储系统中的视频文件。系统具有完善的权限管理系统，数据库中记录了各个用户对各监控点的使用权限，权限管理系统根据这些数据对用户使用权限进行管理，并对用户使用界面进行定制，使各用户只能管理和使用具有相应权限的监控点的设备和视频文件，而不会随意管理和查看其它监控点的设备和视频文件，保障系统的安全性[3]。

2.4.2 认证机制

登录验证机制：用户登录时，需要输入系统分配的用户名和密码。

授权机制：系统提供完善的授权机制，可方便的授予用户不同级别的权限，用户只能执行其权限内的操作。

2009年8月，安徽省防汛抗旱视频监视系统二期工程以租代建方式确定由安徽省电信公司施工建设，并委托其 5年期运行维护保障工作。全省本次共建设28个重要视频监视站46个视频监视点，2010年汛期前完成所有视频监视点的建设，通过汛期试运行，系统运行良好，2010年9月该项目通过竣工验收。

该建设传输通道以租用安徽省电信公司光纤传输电路为主，采用 TCP/IP 协议方式组网，前端摄像机输出的视频信号，经过网络视频编码器编码后通过光纤接入市级电信监控分中心，再通过电信传输网接入省中心。系统图像需分别传送至相关应用或管理单位。省防汛抗旱远程视频监视系统组网结构如图3所示。

图3 安徽省防汛抗旱远程视频监视系统组网结构示意图

截止目前，安徽省水利厅已建成了王家坝闸、蚌埠闸及部分水位站、大型水库、重要闸站等45个站67个视频采集点。蚌埠、淮南、宿州等市水利部门也积极建设远程视频监视系统。目前，全省已建成视频采集点近300个。

通过该系统可以全天候不间断地观测水库和河道的工情、水情及涵闸的运行状况，为各级防汛部门提供实时汛情、工情视频图像信息，为快速、科学决策提供客观依据。

4 系统应用情况

2011年7月，长江流域发生大洪水，安徽省防汛指挥部指通过此远程视频监视系统实时查看长江干流安庆、芜湖水位站等站点，以及长江支流巢湖闸、新河庄等的水情和汛情，同时对滁河、新安江流域和大型水库、淮河干流进行实时监视。7月8～18日期间，省防汛指挥部对陈村、佛子岭、磨子潭、响洪甸、龙河口、沙河集等水库频繁调度，通过该系统，省防汛指挥部对各单位执行调度令情况进行全程监视，保证调度令有效执行。