环保视频监控系统分析

2013-12-24张建雄

中国公共安全 2013年11期

■张建雄

近几年，随着我国经济的飞速发展、工业化进程和城市化进程的加快，“中国制造”走向了全球，但是“迅猛发展”的同时，也带来了对环境破坏的日益严重，污水、废气、噪声、光污染、恶臭、固体废物、化学品残留物等造成的重大污染事件也越来越多。如何在保持经济高速发展的同时，从源头减少污染物和气体排放，积极推动循环经济发展，保护好人类生活环境已是一个全球性的问题。

环境保护、环境监测现在已成为保护生态环境、合理利用环境资源、发展低碳经济、减少污染物排放，实现可持续发展的重要工作，各级政府部门已日益重视对环境的保护。环保局是代表政府依法行政、强化环境监管的主管部门，其行施着对污染源监察，建立污染源档案和信息数据库，为政府科学编制各类规划、优化产业结构、制定环保和经济社会协调发展政策提供重要依据。根据污染源分布零散、对污染情况无法实时掌握导致监督不到位、环境安全隐患无法及时发现等特点，为确保目标责任能够有效落实，从而迫切需要建设一套能对各分散污染点的音视频、环境及监测设备运行参数进行集中24小时实时远距离监控的联网环境视频监控系统。

系统概述

改革开放以来，中国城市政府通过改善能源结构，提高清洁能源使用率，推广集中供热，强化工业结构调整、污染企业搬迁和污染治理工作，加强机动车尾气控制和扬尘污染控制等大气污染防治措施，在城市经济持续快速增长和城市化进程不断加快的情况下，部分城市的空气环境质量仍然出现了严重恶化。

在重点流域、水域和饮用水源污染防治和保护工作，加强城市工业结构调整、污染企业搬迁和企业污水排放治理，加强市区河道环境综合整治，进一步改善水源保护区水质状况，确保饮用水源的环境质量和安全。

环境监测中心为了更好的了解监控工厂的排污和水排放量，实时的监控、了解工厂的排污管道，环境视频监控运应而生。环境保护数字监控系统充分考虑环保局目前的网络环境，采用基于IP网络的视频监控系统，在环保总局设立监控中心和存储数据中心，并实现电视墙显示功能，将前端摄像机通过IP网络传送到环保局监控中心，再通过视频解码器将数字信号转换成模拟信号显示上传到电视墙，并且通过网络数字集中监控管理软件中的强大数字矩阵功能将前端每路的视频图像在电视墙上切换显示，或联动事件后自动切换当路图像在电视墙上，并且能够对任意一路视频图像进行调用、放大、抓拍、录像、电子地图调用等各分控点的视频信号经互联网直接与机房的主控机服务器连接，通过IP网络将音视频数据传送至各级管理控制点。利用无线网络进行无线数据传输到手机终端上，并让领导出差时随时通过互联网监看并控制前端区域，监督污染源头的实际动作，实现语音双控，视频随时随地实时监控，掌握重点区域的实时情况。对检测区域进行全面考察，对重点地区实施严密实时监控，对检测现场实现及时的工作指导，对辐射事故应急、反核恐怖、辐射污染防治执法监督等辐射环境管理提供及时，稳定行的保障。提升环保局的整体工作效率，真正做到高效率，有效控制，及时取证，威慑打击，安全疏导等系统主体功能，在实际有效地同时，为环保局减轻工作强度。

系统组成

环保视频监控系统由前端监控点、传输网络、监控中心、系统平台等几部分组成。

前端监控点

前端监控点的设备主要由一体化昼夜监控摄像机、视频编码器等组成。监控前端担负着系统的视频信号采集和控制命令的执行部分，是整个系统重要组成部分之一，主要完成图像的采集，编码和传输，摄像机的控制和辅助报警的输入/输出工作。

传输网络

系统支持多种传输方式：光纤有线传输、数字微波传输、纯IP监控专网、IP和模拟结合传输、E1传输、无线传输等。

监控中心

在监控中心完成视频音频信号的解码及输出显示，这部分主要包括电视墙服务器、客户端、网络交换机设备等。这些设备共同完成图像浏览、切换、存储、检索、回放、控制、告警处理及语音对讲等。

系统拓扑图如下，见图1。

系统特点

针对环保监控的实际需求，结合先进的技术及应用，在环境保护视频监控中突破传统的短距离、白天监控的瓶颈，实现了远距离监控、透雾监控、远红外热成像与激光夜视监控，实现了24小时不间断监控的需求，形成了一套高度集成化、智能化的环境保护远距离昼夜监控系统，并根据具体需求，可以针对排烟监控、入海口监控、清废监控等实现智能化预警功能，在重要环保区域实现动态视觉分析，进行重点监控布防，通过视频画面颜色、状态、温度感应等，探测市场区域内的状态，出现异常情况系统自动检测并发出报警信息，是一套集高清智能化分析及告警、可视化指挥调度为一体的综合型应用系统。领先的应用架构系统充分整合了IP网络、视频、存储、信令等领域的技术，采用开放的架构，标准的技术实现。采用领先的数字化、网络化及智能化联网架构，灵活的网络处理技术以及智能的应用整合技术，为用户提供高效、便捷的远程监控整体解决方案。设备基于嵌入式软件和工业级设计结构，集成度高，运行安全可靠，不会受到网络病毒侵扰。

图1：系统拓扑图

通过环境保护动态视频监控系统，可实现视音频及报警信息的采集、传输/转换、显示/存储，进行权限管理，保证信息的安全、可视化的环保事件的应急预案管理和调度等多项功能。通过摄像系统对污染事件频发的区域进行连续监视，通过控制中心和分控中心遥控的方式调整监视区域和染污源监控点，环保部门足不出户即能实时了解情况并进行监督，一旦发生污染事件，可查阅现场录像记录，并与环境监测数据叠加同步显示，为调查和处理提供方便，把现场监控模式由传统的单一型、粗放型向综合型、智能化、集约型转变，提高了环境管理的效率。

系统功能

系统在建设环节要遵循的组网简单、扩容方便、标准开放、功能全面的功能特点，尽可能的减少施工的难度，实现多点、远程、实时、集中监控系统的多项要求，而且保证前端设备的工作状态，监控中心的稳定运行，远程监控点及时监察，良好而简易的软件操作性能，多画面智能切换轮巡远程云镜随意控制。并且配置智能感应技术，图像移动报警，报警控制联动。多种预警形式，实时、定时、报警触发、随时启停等多种录像方式。而且系统特有的远程录像资料检索功能让用户在异地也可以方便地检索回放监控中心的录像资料。多路录像，多点监看，真正实现了环保局多点式统一监控管理，对空气污染，饮用水源保护区、工业废水、船舶排污、河涌、重点工业企业检查、饮食服务业污染、违法排污行为等多项专项重点管理区域起到了非常高的威慑作用

环境监控的高清化及智能化

监控系统的高清化及智能化（智能识别、智能分析等）应用已经成为目前环境监控的发展趋势。高清技术与IP技术结合，将为用户提供前所未有的数据传输量和画质体验。通过高清视频监控系统，用户将能够分辨出最细微的图片细节和现场的真实情况，适用于更多环保监控系统中污水、大气、粉尘现场监控的实际需要。高清视频监控将为环境监控来来更强的易用性、清晰度，以及更多复杂环境的监控应用。

远距离监控和夜视能力

随着监控系统的发展，远距离透雾监控性能、高效夜视监控性能已经成为视频监控领域新的性能，成为传统监控的一个突破和新型的补充，在传统短距监控的基础上融入远距离昼夜监控摄像机，形成一个立体化的监控网络，已经成为新的需求，如平安城市领域建设高空瞭望摄像机，利用该摄像机的“千里眼”性能，监控几公里到十几公里内的城市动态。同样该类型摄像机用于环境保护，提高了环保监控的力度，特别是正对城市大气化境监控、入海口监控、内河航道监控等起到重要的作用。

监控系统的高清化应用

智能分析系统则通过对视频、音频以及数据的获取和分析，判别环境状况是否正常，如出现污染物超标等异常情况，则会自动进行报警，提示环境监测和管理部门注意并及时进行处理，遏制重大污染事件的发生。

从系统应用领域来说，主要是两个环节的监控：

重点污染源视频监控系统

在工厂的排污管道口安装昼夜监控摄像机，利用视频服务器连接上摄像机，并将前端站点采集来的视频通过网络传输到监控中心，监控人员实时观看前端视频。

环境保护高空瞭望

在环境监测的中心区域或主要地点安装高空瞭望摄像机，视频服务器连接上摄像机，利用摄像机的“登高望远、一揽全局”特点，对整个区域实现全覆盖昼夜监控。摄像机采用高倍变焦的镜头，光学变焦有效距离能清楚看到几公里之外的场景，配合远红外热成像系统，适合对区域大面积夜视探测监控，辅助激光照明系统，对区域内目标实现夜晚取证监控。整个高空瞭望摄像机系统实现了24小时动态监控的需求，将前端视频图像传输到监控中心，值班人员在监控中心，对整个辖区内进行全面监控。

系统规划

环境保护视频监控系统可以省厅为单位组建。通过统一联网，将全省各监测点的信息全部接入到省厅环境监测平台进行统一管理和调度。平台为相关环保部门提供各自区域内环境监测点监管功能，同时为各受控单位提供自身环境数据监测功能。

1）环境数据分析

环境监测数据主要有大气监测和水污染监测。在大气监测中，主要指标为二氧化硫和化学需氧量排放量；水污染监测主要监测COD（含氮量）值、流量、PH值进行采样。

各数据监测需要专业的数据采集设备（如污水集设备主要有明渠流量计及在线化学需氧量分析仪），采集的数据上传到平台进行统计和分析并绘出曲线图，同时提供历史数据的定制查询、生成报表等功能。

2）排污点视频监控

通过在排污点部署昼夜监控摄像机，把监测点的图像信息实时采集并上传到监控中心进行实时监控。可让环境监管部门清晰的了解现场烟尘、水体颜色、水面漂浮物、水生物死亡情况、排污管道情况等信息，同时能够有效避免受控单位对破坏数据采集设备的传感器进行偷排等行为。

3）环境数据与图像关联

数据采集器采集到的数据叠加到监测图像上，可以很方便地看到监测点图像和数据信息，实现数据与图像关联。看数据的时候能够看到图像，看图像的时候也能够看到数据，在后期可以通过数据调看录像。通过视频和数据的结合，可以有效的防止偷排和虚假数据的问题。

4）录像功能

对监测点的图像信息进行录像，为环境整治提供依据。录像方式可以灵活设置，如白天不录晚上录，监测夜晚偷排情况；告警录像，采集的数据达到规定数值时，触发录像，对违法违规情况进行记录。

5）联动告警

当排放参数超标时，系统产生报警，有多种联动的方式（如：图像切换到电视墙、告警读秒、发送短信、外接告警设备告警等），同时留下历史记录，方便管理人员了解一段时间内都有哪些企业的哪些项参数超标。

6）受控单位数据管理

对企业信息及监控监测设备进行统一管理。企业地点、排污点有哪些、负责人、有哪些采集设备、设备型号、隶属的单位、工作状态等都可以通过环保监控系统进行统一管理。

7）WEB浏览

支持WEB浏览，可在任何地点方便地查看数据分析及监控图像。排污企业的整个生产过程及污染物处理过程都可以通过网络视频的方式对外公开，供市民进行了解和监督，使整个系统成为一个透明的工程，让社会和民众监督并了解环境现状，有利于环境保护工作的有效实施。

8）GIS地图联动显示

系统支持电子地图功能，可把全部监控点位分布制成静态图片或MAP INFO格式的矢量图，在地图上标示污染源监控点，当有告警发生时，系统可自动显示告警位置，在地图上点选该告警监控点，可查看现场监控图像，管理非常方便、直观。

9）可视指挥调度

基于高清监控管理平台的开放性，可与视频会议系统实现无缝融合，打造可视化视频指挥调度系统。如有环保系统的突发事件，相关部门可进行多方图像及数据调度，以及多方会谈研究，及时解决问题。同时，环保监控系统为各环保部门建立多种不同的应急预案，如废水排放、大气污染排放等应急预案，出现不同的突发事件，可启动不同的预案进行应急指挥。