水库库区及下游河道监控及远程语音系统

林维权，刘 翔，杨 勇

（1. 浙江珊溪经济发展有限责任公司，浙江 温州325000；2. 浙江禹贡信息科技有限公司，浙江 杭州310009）

1 建设背景

水库水质大坝安全事关人民群众的生命财产安全，我国历来对水库、水源地水质及大坝的安全管理和监控十分的重视，发布了《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国防汛法》、《水库大坝安全管理条例》、《水库大坝安全管理应急预案编制导则》、《饮用水水源保护条例》等法律法规。但随着近年来人类活动因素的影响，水库安全和水源地水质受到了极大的冲抵，相应的为水库管理带来陡然增加的压力。根据《浙江省环境保护“十二五”规划实施情况中期评估报告》，浙江省2013年有13个县级以上水源地水质超标，其中全省15%的水源地存在水质不达标现象。水源地水质不达标的原因众多，其中人为的水体污染行为是一项重要因素，而库区难以开展有效监管是导致这一现象的重要原因。

为提高水库大坝和库区科学管理水平，减少偷钓游泳行为从而保障水库水质安全，运用5.8 G和云计算技术建设一个水库库区及下游河道远程监控和语音预警云平台，通过视频和远程语音代替人工巡查，对库区的违法违规行为进行及时的监控和阻止，泄洪时自动通知下游居民，为水库管理部门提供管理技术支撑，从而更安全、科学、高效的开展水库日常运行管理。本项目主要实现以下目的：

（1）远程视频监控功能，通过5.8G通信技术和高清视频监控设备，克服复杂地形传统网络工程难以布线的不足，对库区及下游河道300 m范围内实现无死角的视频监控，提高水库安全防护等级，可查看岸上的物体是否进入危险区，是否存在偷钓、游泳等违反水库安全管理的行为，还可查看水面上是否有漂浮物、漂流物的情况。

（2）远程语音喇叭喊话功能，在远程通过语音或话筒设备远程调用库区设置的喇叭进行语音预警，警示非法作业、险情等。

2 大坝库区设计

2.1 技术解决方案

为了克服传统网络工程布线难点，实现库区300 m范围的无死角监控，本项目利用5.8 G通信技术、物联网和云计算技术实现远程监控和远程语音喊话功能，提升智慧化管理水平，实现水库水源地的安全运行管理和水质安全监控。系统的拓扑结构如图1所示。

考虑到设备安全和防止被破坏原则，在大坝300 m范围内库区增设置2个位置，管理房和云端需要部署一定的设备：

1）位置1，靠近水库管理房位置，需要实施基建和网络电源工程，由于距离较近采用超5类双绞线即可，位置1需架设5.8 G通信基站1个，球机1个，远程预警语音系统一套。

2）位置2，水文观测站楼顶位置，需开展基建和网络电源工程，需设置枪机2个，球机1个，5.8 G无线基站1套，语音预警系统1套。

3）管理房内，需有交换机设备1套，IP网络广播系统1套，硬盘录像机及存储系统1套。

4）云端，监控和语音预警服务器1套，提供远程移动查看和语音服务。

图1 大坝300 m库区内监控与预警系统拓扑结构图

2.2 硬件设备

系统前端、传输、后端的设备组成如图2所示，主要设备包括了高清远距离枪机、高清云端红外球机、功放系统、号角喇叭、IP网络广播系统、5.8 G通信基站、硬盘录像机及存储、供电系统、避雷系统、网络基建等，具体设备说明见表1。

图2 平台各层系统组成图

2.3 软件组成

视频实时监控及回访软件；

IP网络广播控制软件；

手机视频监控APP软件；

手机语音预警APP软件；

原视频监控系统集成到云端。

3 下游河道的设计

3.1 河道汛期放水防洪安全语音预警系统

从地理位置上分析，办公区与城区河道距离较近，采用网络布线方式较为节约成本。网络工程布线如图3所示。

表1 具体设备说明

图3 城区防洪预警网络拓扑结构

图4 厂房和村防洪预警预警监控位置

在图3中竖线采用光纤布线约800 m（冗余10%），横线为桥梁上的网络布线采用超5类屏蔽双绞线约900 m（每座桥5个摄像头，每个考虑冗余平均60 m，3座桥共900 m），图4位置4需要设置两个摄像头需要双绞线100 m。图4位置5中需要双绞线100 m左右。总计，光纤工程：800 m，双绞线工程：1 100 m，电源线路工程1 900 m。

（1）位置1网络拓扑结构

位置1监控上游小桥以及桥两岸的岸边步行道，需要4个枪机1个球机和1个号角喇叭，具体位置分布如图5所示：

图5 位置1摄像头分布

（2）位置 2（图 6）

图6 位置2摄像头分布

（3）位置 3（图 7）

图7 位置3摄像头分布

（4）位置4厂房旁小道（图8）

图8 位置4厂房小道摄像头分布

（5）位置 5村庄（图 9）

图9 位置5村庄摄像头喇叭分布

3.2 硬件设备

系统设备组成包括高清远距离枪机、高清云端红外球机、功放系统、号角喇叭、IP网络广播系统、硬盘录像机及存储、供电系统、避雷系统、网络基建等，主要设备说明见表2。

表2 主要设备说明

3.3 软件组成

（1）视频实时监控及回访软件：实现所有视频通过云端进行集成到一个统一的PC端平台，并且开发APP中涵盖视频监控功能。

（2）广播控制软件：可以在手机端或者电脑端控制远程任意喇叭进行语音播放，也可以控制所有喇叭，可预先设置固定的文字，点击时快速播放，播放时调用云端服务器的短信服务器，每条短信0.1元。

（3）泄洪排查管理系统：水库运行管理人员可以提前设置放水泄洪时间，可以设置喇叭播放滚动播放的时长，频率，每控制一个喇叭一次播放需要短信费0.01元。一旦设置放水泄洪时间，可以将巡查任务下发给指定人员，指定人员需根据频率要求，定时通过手机平台软件扫固定地点的二维码进行巡逻巡查，平台自动登记巡查人员达到的GIS位置，自动统计人员到位情况和任务执行情况。

4 结束语

本项目的系统全部都是模块化、产品化的系统。本项目在珊溪水库等得到应用，系统稳定、安全、可靠，功能设计上灵活性、扩展性、维护性等较好，值得推广。