大坝安全管理中的多形态监控系统应用研究

戴烨军 张志强

摘  要：密云水库作为北京市最大的水库，对大坝、水资源的安全管理，是密云水库以及驻守大坝武警中队的首要任务。随着科技的不断进步，密云水库通过先进的科技手段不断提高安全监控力度，实现一点报警，多点触发，立即响应，实现对大坝、库区水资源的安全管理的目的。本文重点阐述如何通过现阶段先进的多形态监控手段，达到提高密云水库的安全管理工作效率的目的。

关键词：值班管控;高清数字图像;视频会商;语音广播;卡口抓拍;可视对讲

中图分类号：TP277    文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）13-0103-04

Application Research on Multiform Monitoring System in Dam Safety Management

DAI Yejun， ZHANG Zhiqiang

（Beijing Miyun Reservoir Management Office， Beijing  101512， China）

Abstract： As the largest reservoir in Beijing， the safety management of dam and water resource is the primary task of Miyun reservoir and the armed police squadron stationed at the dam. With the continuous progress of science and technology， Miyun reservoir continuously improves the safety monitoring through advanced scientific and technological means， realizes one point alarm， multi-point trigger and immediate response， and realizes the purpose of safety management of water resources in the dam and reservoir area. This paper focuses on how to improve the safety management efficiency of Miyun reservoir through the advanced multiform monitoring means at the present stage.

Keywords： on-duty control; HD digital image; video conferencing; voice broadcasting; bayonet capture; video intercom

0  引  言

北京市密云水库，是为市区供水的重要水源地，近年来随着南水北调工程进京，密云水库又成了重要的水源集调中心。保护水库大坝、水资源安全是密云水库和驻守武警中队的首要任务。为提高信息化条件下水库大坝的安全系数，管理单位紧跟技术前沿，注重安全管理与技术的融合，将报警、视频监控、视频会商、广播等数字技术广泛应用到安全管理领域中，不断拓展功能，实现了安全管理的可视化，大幅度提高了值班管控能力。

通过对密云水库及驻守武警中队的走访与实地考察，发现目前的安全管理监控业务主要采用目视直控的监控系统，受技术的局限，存在着执勤效率不高，人员增加等诸多问题。再结合各管理单位对于安全管理的业务功能需求，提出针对密云水库大坝安全管理中的基本业务功能需求，应具备联动指挥、报警、广播、会商、监控、执勤值班等功能，业务系统包含图像系统、视频会商系统、广播系统、执勤管控系统。随着智能化监控技术的发展与应用，将取代传统的监控系统，实现值班、执勤管理智能化。本文从加强智能监控系统在执勤领域中应用研究，对进一步提高值班管理能力和目标安全系数，对达到减员增效的目的具有重要的现实意义。

1  技术架构设计思路

通过融入各类前沿智能检测、识别、控制等相关技术，整合指挥、监控、防护、报警、通信、处置要素，实现信息智能管理、通道智能防范、监控智能识别、险情智能感知、情况智能处置等智能功能，构建科技手段为支撑的安全执勤管理信息体系，实现纵深防护远端过滤的外围屏障体系。

采用数字化、智能化、网络化和信息化等方面的应用技术，满足实用性、先进性、专业性、开放性、安全性、集成性和经济性的要求，完善安全管控体系，着力提升安全防护能力，全力保证密云水库守卫任务绝对安全。

系统总体构架由四部分组成：信息采集、通信网络、业务应用和信息显示，系统总体框架如图1所示。

信息采集是指前端信号采集设备，主要指高清视频监控摄像机、声光报警、区域广播等前端设备。通信网络是指对信息采集设备的传输，主要以光缆方式传输。业务应用是指各系统软件对前端采集设备的调用、切换、控制和存储。信息显示指视频监控图像和其他信息在拼接屏、LED和液晶电视上进行显示。

2  视频监控系统结构

2.1  执勤管控系统

执勤管控系统具有声光报警、语音对讲、应急报警、报警联动，视频监控、电话通信、广播喊话等功能，拓展了全域監控、执勤防瞌睡、全员互控、全程管控、前置操作、电子地图、巡逻报警、报警接入和平台拓展的功能。

执勤管控系统具有功能多、操作便捷、运行稳定等特点，考虑到系统应用涉及安全业务，因此系统需要建立一套专用网络进行组网，从而达到通信安全的目的。值班部署结构图如图2所示。

执勤管控系统实际应用中，是将目标周界、主要通道、要害部位等责任区内所有采集信息接入执勤岗位信息终端，拓展执勤人员观察警戒范围，消除盲区死角，为执勤人员处置突发情况赢得主动权。在重要部位部署电子哨兵，技防辅助人防，实现全天候无死角监控、目标入侵检测、实时动态跟踪、多级联动报警功能。一点触发警情，全域警戒，可以实现所有在岗执勤人员互管互控。

执勤管控系统的执勤、值班数据可以上传到执勤中心的态势分析平台，实现数据集中存储以及深度分析，通过数据汇聚、规律分析以及动态展现，为各级管理者提供真实可靠的辅助决策依据;同时执勤管控系统各类报警、换岗、监控视频等实时上传到多级执勤管控平台，确保执勤中心远程实时掌握各执勤岗的情况。

2.2  视频监控系统

系统在遵循分层、全开放的体系架构，形成一个开放的、完整的、标准化的交换架构。系统采用基于IP网络的分布式控制结构，实现视频信号的全数字化传输、交换、存储、处理。视频监控系统既可作为独立系统单独运行，又可以通过专网实现不同执勤中心、值班室内监控需求，在不同时期实现所有部署的重点部位，多人多点监控，从而提高重点部位的监控力度。视频系统结构示意图如图3所示。

2.3  视频会商系统

视频会商系统利用专用网络，采用独立系统，可实现上级拉中级、下级进会场;中级拉上级、下级进会场;下级无权拉中级、上级进会场的管理模式。达到了特殊部门的逐级管理要求。视频会商系统采用专用网络实现，可以保障会议的保密性。视频会商结构示意图如图4所示。

2.4  广播对讲系统

IP网络广播对讲系统采用领先的网络音频技术，将音频信号以数据包形式在局域网和广域网上进行传送，是一套纯数字的双向音频扩声系统。彻底解决传统对讲系统存在的传输距离有限、易受干扰等问题;解决传统广播存在的音质不佳、传输距离有限、缺乏互动等问题。该系统结构清晰，使用简便，每个接入点无须单独布线，系统兼容性高，与计算机网络、数字视频监控、内部通信、报警求助的融合应用。广播对讲系统结构示意图如图5所示。

3  系统建设主要功能

系統整体具有便捷操作、即时触发特性，可以实现一点或多点报警后，指定点或全域立即获知，从而快速响应进入警戒状态，极大提高指挥、决策效率。系统具备的主要功能有：

报警联动：设五个分类报警键，1个独立一键报警键。触发警情按键时，联动声光报警灯报警，开启警灯闪烁和语音提示，客户端联动弹出相应画面，语音提示报警信息。自动开启广播喊话、自动连接对讲主机，发送报警信息给执勤管控系统。

在岗状态监测系统如图6所示，该系统具备防瞌睡，防离岗两防功能。实时捕捉人体、人脸、人眼等图像，经过分析仪进行实时自动分析处理，判断执勤、值班人员是否离岗、睡岗、走神，并根据判断结果进行现场提示和远程报警。在检测到“瞌睡、离岗”时，触发语音报警或发送第三方平台。取证功能：检测到“瞌睡、离岗”时，连续抓拍图片或存储相应的视频。记录功能：实时存储相应系统操作记录、报警触发记录。

视频监控系统：具备监视功能：能够全天候实时采集被控站点及区域的图像信息，系统采用数字图像传输方式、多窗口显示。控制功能：可以通过控制键盘控制电动镜头光圈的大小、焦距的长短等参数。存储与回放：系统可以将每一天的现场情况以图像方式实时记录下来，监视或回放录像时看清当时情况，不遗漏任何细节场景，一旦发生差错，可以通过重放录像进行查找。

监控综合管理界面如图7所示，在管理中心，通过视频监控管理服务器，实现多点监控系统集中管理。同一监控点，可实现多地监控，极大提高了监控力度。

远程视频会议：本地与上一级管理单位，本地与下属单位之间互相组网、单独组网会议，极大提高了远程会议效率。

语音对讲、监听：执勤、值班室可以对各监控岗进行监听和广播;执勤岗触发警情时联动呼叫语音对讲主机功能。

广播喊话：执勤室将喊话、紧急警情、语音广播、录播、定时播报等信息通过广播单区域或全区域进行实时、定时、计划广播。可以实现全区广播：可以实现中心对系统内所有终端进行统一广播。分区广播：可对系统内终端按路段、奇偶、片区等形式分区，对指定的区域分别播放指定的音频节目或者进行广播喊话，互不影响干扰。喊话广播：通过IP网络寻呼话筒或者控制台，能指定全部、局部或单个终端，实现广播喊话。定时广播：可设置定时播放列表，音频自动定时播出，各广播点播放设备根据定时播放列表自动开关。

可视对讲系统管理界面如图8所示，通过前端设备，可将布放区域的图像信息及语音信息传达至执勤室，并与执勤室进行可视语音对讲。执勤室可通过系统监控屏幕远程观测到车辆人员信息，做出决策，从而达到不离监控岗位的情况下，远程控制门的开闭，极大提高了执勤、值班的效率。

图8  可视对讲系统管理界面

卡口抓拍：大坝执勤岗设立了卡口，通过卡口抓拍系统，将车辆信息录入，实现过往车辆是否符合放行的信息反馈到大屏上，执勤人员根据反馈信息进行放行或拦截询问。实现高效的安全管理的同时，也可以提高通行的效率。

记录存储分析：系统根据存储空间大小，时刻对操作、响应、图像、声音进行集中或异地存储，存储的数据均有时间记录。

事件分析：通过演习或突发事件，对系统进行检验。事前预警：从触发预警开始前几个小时或几天内即可开始，至触发警情，最后警情响应处理全程;通过系统记录的具备时间点的图像、语音、操作等数据，分析事件管理者决策是否及时准确、参与的所有人员操作是否得当，从而判断整个过程是否达到了预期目的。

4  结  论

密云水库大坝安全业务管理是通过整合视频监控、执勤管控、报警联动、广播喊话、语音对讲、视频会商、卡口抓拍等多功能业务形态，为驻守水库大坝的武警中队提供直观、即时、清晰的图像、声音等信息，通过系统联动，建立动态监管、智能巡检、统计查询、运行管理、运行督查、系统管理等内容模块，实现信息采集自动化、实时在线监测及安全预警。迅速有效地展示大坝区域的安全状况，及时发现影响大坝、水源安全的前兆信息，提高了大坝安全管理的可靠性和水库大坝安全预警能力。从而实现提高安全管理的目的。

参考文献：

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[2] 张建宾.武警动态勤务管控系统深化设计研究 [D].大连：大连理工大学，2014.

[3] 刘玉波.智能视频监控技术在武警部队执勤领域中应用分析 [J].卷宗，2012（5）：157-158.

[4] 张成斌.远程视频系统在水库中的应用 [J].海峡科学，2007（5）：35-36.

[5] 刘一谦，张常亮.基于MCU级联的三级高清视频会商系统的构建与应用 [J].科技信息，2011（15）：485-486.

作者简介：戴烨军（1982.09—），男，瑶族，湖南怀化人，中级工程师，本科，研究方向：水利水文信息化建设与管理工作;张志强（1981.08—），男，汉族，河南安阳人，政工师，本科，研究方向：水利水文信息化建设与管理工作。