北疆供水工程远程视频监控系统改造设计探析

徐 华

（新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000）

北疆供水工程地处北疆，深居大陆腹地，是世界上距离海洋最远的内陆沙漠地域，工程横穿准噶尔盆地和古尔班通古特沙漠，远离人群。目前该工程涵盖三个水库和513 km的输水干渠，运管人员的工作、生活条件艰苦，为达到工程运行少人职守、少人值班的原则，该供水工程建设了远程图像监控系统，以此为该工程中主要建筑物及下属各个管理处提供安全监视保障功能。视频监控系统是集计算机技术、通讯以及网络视频技术的具有综合性的一个技术系统，能够方便日常监督控制，更加直接的了解到工程的运行，保障水利工程以及周边环境的安全健康。

1 工程远程视频监控系统

1.1 对供水工程运行的实时监控

因为水利工程相对比较复杂，自然环境有着众多的不良因素，其中对水库、输水明渠环境监控是工作重要项目之一，其环境监控工作包括改善水库环境监控条件、对供水主流位置进行跟踪和掌握、以及水库、明渠混凝土周边坡安全运行等。通过远程视频监控系统可以对供水工程进行实时的监督调控，及时的了解供水工程的运行状况，这对供水工作有着明显的效果。将远程视频监控设备安装在能够全面监控供水工程的位置，工作人员可以通过视频来监控供水工程的运行情况，不但能够避免大量人力物力巡渠资源的浪费，还能够及时的对所出现的意外情况进行拯救。

1.2 供水工程的智能化管理

远程视频监控系统在供水工程管理中有着显著的作用，能够实现工作人员对供水工程进行智能化的管理，将远程视频监控系统建立在供水工程中，以此来对工程里常出现的一些问题部位进行实时的监控，而且可以将监控转接到远程视频监控中心，保证工程中的每个部分都能够受到工作人员的实时监控，掌握实时的情况，在供水工程运行情况良好的时候就不必有工作人员监控了，能够一定程度的减少了工作人员的工作量。应用智能化远程视频监控管理系统对供水工程进行监控管理，大大的提升了供水工程的安全性，让供水工程可以稳定的运行。

2 前期工程监控系统结构及存在问题

2.1 系统结构

调度中心管理设备，其中包含了远程视频监控的管理平台以及相关管理系统。管理平台中的视频目录服务器是系统的最关键部位，掌握着整个系统功能的使用权。各分中心前端设备含高速球形模拟摄像机，以及三合一防雷器，前者能够捕获到各个分中心的每个方位的影像信息，以确保分心中没有监控漏洞，三合一防雷器能够让特殊地区的摄像机有很好的避雷效果。分中心和调度中心之间含有H3C转换机、远程视频监控编码器等传导设备，把分中心前端的摄像机所拍到的画面信息转化成2 M信号，在光端机的辅助下，实现和调度中心之间的传输。

2.2 前期监控系统存在问题

（1）前期的远程视频监控系统缺乏智能化，对于突发的时间以及关注点主要还是靠人工来进行检查、分析，容易出现一些漏洞、误判，影响对问题的及时发现，会错过解决问题的最佳时机。

（2）在远程视频监控系统的实际运用时会有呈像弊端，如摄像设备的分辨率过低导致图像不够清晰，不能够清楚的看到问题发生的细节部位，不利于工作人员对供水工程的监控。

（3）还有就是图像传输问题，早期的工程采用HDSL与光传输2 M信号传输方式，传输带宽有限，不能满足现在高清图像的带宽通道需求。

3 监控系统改造设计

视频监视系统采用全数字IP视频监控的方式，由前端网络摄像机、接入点交换机、调度分中心核心交换机组成统一的整体，各站点间的交换机通过光光纤通信传输通道实现网络连接。网络结构采用星形和总线式相结合方式。系统设计总体上应该充分考虑既要满足各相关部门的使用要求、注重实效，又要做到稳定、可靠，操作简单，维护方便。根据系统的实际管理情况，构成四级组织结构：调度中心层（乌鲁木齐）、调度分中心层、管理站层、现地层。其系统结构见图1。

图1 供水工程远程监控系统结构图

调度中心（乌市局中心）层实现整个工程所有图像的实时监控，主要由视频管理服务器、流媒体服务器、解码器/矩阵、视频客户端等设备组成，调度中心不设置存储设备。调度分中心层实现本工程所有图像的实时监视与远程控制，主要由视频管理服务器、流媒体服务器、解码器/矩阵、存储设备、视频客户端等设备组成。在调度分中心既可在视频客户端工作站可进行视频监控，还可通过解码器/矩阵将视频信号输出至DLP大屏，在大屏上进行显示。管理站层实现视频图像的存储与显示，主要由网络存储服务器（NVR）、视频客户端工作站、液晶电视等设备组成。在管理站既可在视频客户端工作站可进行视频监控，也可将客户端工作站的视频输出接口接至液晶电视，在液晶电视上进行视频图像显示。现地层主要由网络摄像机及线缆、安装杆件等组成，线缆尽量利用现有安全可用线缆。

4 监控系统设计技术

（1）标准升级。本次视频监控系统视频压缩采用标准H.264。H.264标准和 H.261、H.263、MPEG.1、MPEG.4等视频压缩标准相比，在整数变换、多模式运动估计、分层编码法等方面有较高的编码效率、抗误码的优点。

（2）终端控制设备升级更新。在实际的应用中，对远程监控点进行控制的过程中，终端的计算机设备要通过大量的数据来进行计算，就可能占用一定的系统资源，一旦终端计算机设备的配置较低，就可能会发生系统资源被用尽导致设备无响应的情况。为了避免此类问题发生，必须对终端控制设备进行相应的更新升级，以此来提高远程视频监控的使用效果。

（3）采用水利工程特有的智能化视频检测技术。视频检测技术可以让监控工作更加的精准、有效，能够及时的对检测结果给出具体的整改方案，在水利工程运行未来的发展中起着重要的作用。运用水利工程特有的智能视频检测技术要选择最合适的测量方式，现阶段的检测方式可以分为集中检测以及分布检测两种，集中检测方式指的是在软件平台上进行处理检测，分布检测指的是在摄像机视频以镶嵌的形式进行检测。

（4）网络技术-TCP/IP协议以及组播方式。因为TCP/IP协议的安全性，所以进行网络视频传播时，能够通过对现实状况的掌握来使用TPC、UDP协议来协同进行视频的传输。进行视频数据的传导时，因为数据量较大，所以使用UDP协议相对适合；一些数据数量较小的控制信息，而且要求安全传输的，可以采用TCP协议。从网络传输的方法上来说，组播技术相对于广播技术更加有优势，组播技术可以说是准许单个或者多个发送者，发送一个数据包至多个数据接受者的技术。

（5）前方的摄像设备要升级为高清摄像头，无需增添新的线路，只要对原有的线路加以利用。另外也可以丢弃早期安装时存在的视频分配器、磁盘阵列等设备，简化设备，便于日后的维修调整。高清摄像头可以让传输的图像更加清晰流畅，工作人员能够清楚的看到供水工程系统在运行中所存在的问题也可以及时的作出调整，节约维护时间。

5 结语

随着北疆供水工程的建设不断延伸，相关的远程视频监控系统也在逐步改造过程中，远程视频监控系统技术上的升级与支持让供水工程生产运行更加的便利，监控系统也在逐渐向网络化、科技化发展，随着计算机网络、信息与通信、音视频编解码、流媒体等技术的日趋完善和发展，远程视频监控系统在水利行业中的应用潜力十分巨大，作为水利信息化技术中的一部分，其技术也和水利信息化整体发展方向一样向着数字化、网络化、智能化迈进，成为长距离供水工程安全运行的重要组成部分，给本水利工程带来更大的效益。

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