重点区域实时监控工程在太湖流域河湖管理工作中的实践与思考

王 遥 陈雨清 戴晓烨

(太湖流域管理局苏州管理局，江苏 苏州 215000)

1 流域背景

太湖流域北依长江，南濒杭州湾，东临东海，西以茅山、天目山为界，行政区划分属江苏省、浙江省、安徽省和上海市。流域内城市分布密集、人口数量大、经济发达。2011年太湖流域总人口5879万，占全国总人口的4.4%；GDP为48379亿元，占全国GDP的10.3%；人均GDP为8.2万元，是全国人均GDP的2.3倍。

太湖位于太湖流域的中心，是我国第三大淡水湖泊，现有水面积2338km2，正常水位容积为44.3亿m3，平均水深1.89m，最大水深2.6m，多年平均年吞吐水量52亿m3，水量交换系数1.2，换水周期约300天。太湖具有蓄洪、供水、灌溉、航运、旅游等多方面功能，是流域的重要供水水源地，不仅向上海市、无锡市、苏州市的城乡供水，还向上海供水并改善黄浦江上游的水质，其供水服务范围超过2000万人。环太湖河流众多，出入湖河流共228条，其中主要入湖河道有望虞河、直湖港、武进港、长兴港、杨家浦港、旄儿港等；主要出湖河道有太浦河、大钱港、瓜泾港、胥江等。望虞河、太浦河是太湖流域骨干引排河道，两岸河网交织，湖泊、河道互相连通。

近年来，流域社会经济一直维持高速发展，但长期以来流域污染物排放量远超过水体纳污能力，流域部分湖水污染严重，水质型缺水、饮用水源地安全问题依然突出。流域内无序占用太湖水域及湖岸滩地，违法取退水，非法围垦水面及围网养殖等违法行为时有发生。由于传统的人力巡查受自然环境的影响较大，如水政巡查车、船不易到达区域，湖岸线被入湖河流截断的区域都属于传统巡查的盲区，在这种地方的违法水事活动往往很难发现，严重影响了违法水事活动的查处率。

2 工程概况

太湖流域重点区域实时监控工程主要服务于太湖流域太湖、太浦河、望虞河(以下简称“一湖两河”)河湖管理和水政监察工作，建设地点位于江苏省苏州市、无锡市，浙江省湖州市、嘉兴市等地。该工程主要内容是在“一湖两河”部分重点区域建设视频监控点，并对监控画面进行集中统一管理，实时在线查看。

3 建设要求

3.1 功能需求

太湖流域分两期建设重点区域实时监控站点30个，站点分布于太湖、太浦河、望虞河等流域重要河湖沿线。视频监控点主要包含摄像机、云台、镜头、立杆、野外视频服务器、通信设备、防雷系统、供电系统等，借助一期已建的视频监控平台及计划增设的流媒体服务器，来实现实时视频信息采集、视频数据现场存储、视频数据处理(包含视频图像编码、压缩等)、视频数据传输等功能。

3.2 参数要求

对于主要设备的功能参数要求如下：

a.高清高速红外球形网络摄像机:采用高倍变焦网络高清摄像机，监控半径1.5km；带有全向云台，可远程对云台进行控制操作，云台可定期自动旋转，采集执法证据视频图像；具备远程唤醒功能，平常待机以降低功耗；具备夜视功能，能在低照度状态下拍摄较为清楚的视频。可满足监控覆盖面，照片、视频取证时段及精度等需求。

b.高清无线视频监控主机：包含智能电量控制模块、远程唤醒模块、视频压缩处理模块、4G通信模块等；录像自动循环存储，录像资料现场保存30天，每天录像8h，通风、散热性好，可长期稳定运行。可满足远程智能化应用功能要求，可实现照片、录像的回溯查看。

c.供电系统采用太阳能电池进行供电，满足前端设备每天8h正常运行的供电需求。可满足正常维护状态下的长期稳定续航。

d.防雷系统直击雷防护按第二类防雷建筑物设计，电子信息系统雷电防护按B级设计。可满足防雷安全需求。

e.立杆及基础根据监控范围和现场情况进行设计、施工，可抗12级强风。可满足设备的安全稳定运行，立杆的高度保障了监控的覆盖范围。

4 布设原则

由于重点区域实时监控建设需要进行基础混凝土浇筑并布设立杆，站点迁移成本高，工作量大，所以站点布设地点相对固定。该工程参照太湖流域重要河湖水域、岸线情况，结合水事行为发生区域特点，针对性选择布设地点。选择布设地点原则如下：

a.巡查车、船不易到达区域。重点河湖岸线受山体、水塘、河道、建筑物等遮挡或隔断，水政巡查车辆、船舶不易到达或进出不便的区域。布设于此类区域有助于减少车船、人力巡查工作量，减少管理盲区和巡查死角。

b.边界、敏感水事区域。省、市、县(区)边界或违法水事活动易发、多发、高发的敏感区域。边界、敏感水事区域由于属地管理职责及历史遗留等因素影响，管理可能存在盲区，布设于此类区域有助于对潜在的水事违法意图产生震慑，加快响应速度。

c.重要支河口位置。穿越太浦河、望虞河的汾湖、漕湖、鹅真荡岸线或进出河湖水量大、船只进出频繁、居民生活聚集的重要支河口。此类区域水事活动较为频繁，私自设置鱼簖、围网等现象频发，布设于此类区域有助于对潜在的水事违法意图产生震慑，加快响应速度。

d.重点案件多发区域。已发生重大案件以及重大案件多发区域。水事违法案件一般处理时间长，整改落实需要一定时间，已违法侵占的湖面、垫高的滩地进一步滋生水事违法行为，产生后续负面效应的可能性较大，需要重点监控。

5 应用情景

a.当巡查人员通过人工巡查或视频监控发现有违法行为发生后，用户可户实时录制现场信息，并通过调取一段时间内的视频监控数据确定水事违法活动发生的时间、地点和当时的情况，进而追溯案件发生的全过程。

b.当已知监控区域内有建设项目、施工项目，用户可通过实时查看视频监控了解该建设项目、施工项目的建设情况，来判断是否有水事违法活动发生，实现对于涉河建设项目的远程实时监管。

6 建设管理

6.1 完善设计方案

经招投标确定施工单位后，承建单位进行了方案深化设计，建设单位组织设计单位、监理单位、施工单位对施工方案进一步优化，明确施工重点环节注意事项，保证整体施工方案的可行性和工程质量的可靠性。

6.2 施工规范、规程、标准约束

建设单位在招标文件编制过程中，对工程建造规范、规程和标准等质量条款作了约束性规定，并作为质量管理工作的主要依据。

6.3 建造过程中质量控制和检测

建造过程中，建设单位严格要求承建单位按照施工规范(标准)、施工工艺进行施工，并要求监理人员进行现场质量监督、记录及验收，重要工序必须经监理人员认可后方可进入下道工序。通过定期检查及不定期抽查方式及时发现建造过程存在的质量问题，明确整改内容及期限，督办整改落实情况。对于施工过程中出现的技术、质量问题，建设单位及时会同设计单位、建造单位进行商讨研究，合理制定解决措施，避免遗留质量隐患。同时参与隐蔽工程、关键节点的质量检查及验收，实现项目建造全过程质量控制与管理。

7 应用实效

太湖流域重点区域实时监控工程由太湖流域管理局苏州管理局承建，并负责日常运行管理维护。太湖流域管理局苏州管理局工作人员负责每日查看监控画面，发现水事违法行为后及时赴现场查看，并以抄告单形式通知地方水行政主管部门。太湖流域重点区域实时监控的应用可有效提高河湖管理效率和水政监察水平。

7.1 减少水事巡查人力投入

以太湖水域苏州市太湖新天地生态休闲公园段为例，该段岸线原状为自然滩地，后经批复采取了生态修复措施，并辅助建设了栈道、码头等设施。现公园内滩地区域机动车难以进入，只能开展人力徒步巡查，耗费时间较长，视野阻碍较大。建设重点区域实时监控站点后，监控范围可完成对对公园临湖岸线的覆盖。

7.2 提高水事案件发现时效性

太湖水域江浙省界乔溇段，曾经因历史遗留原因存留着若干渔民擅自搭建的渔业用房及栈桥等附属设施，后经多方努力已于2019年9月全部整治清除。但该段水域位于江苏省、浙江省交界区域，水事违法行为频发，管理难度较大。2019年10月，监控人员通过监控画面第一时间发现两艘疑似餐饮、水产交易的船只停靠的情况，及时将相关情况书面抄告地方水行政主管部门，协调督促制止餐饮交易行为并驱离船只，及时保障了水域岸线安全。

7.3 促进发现隐蔽型案件

2017年10月，太湖水域无锡市稍风嘴段监控人员及时(施工第一天)发现无锡市稍风嘴临湖侧滩地有建筑翻建施工行为，立即将相关情况书面通报属地水行政主管部门，要求对该施工行为进行调查处理。该处水事违法行为发生的位置位于太湖岸线无堤段，因山体阻隔，是人力巡查无法发现的隐蔽位置。

8 存在问题及改进

8.1 摄像机选择

一期工程中，部分视频监控点采用枪机。枪机的优势包括：价格合理，镜头、云台、补光等各个部件能够根据需要灵活配置，视距较远。在夜间，激光补光后可视距离在500m以上，能应对低照度的情况。而枪机的劣势包括：一般为固定位置安装，且监控区域固定。

经日常运维和业务工作实际使用发现，水域岸线水事活动区域变化较为频繁，除特殊情况外，通过枪机关注固定区域的意义不大。通过球机的布设，视频监控点的监控覆盖半径达到1.5km，监控覆盖面积约3.5km2，远远大于枪机覆盖范围。

8.2 供电形式

目前使用的视频监控点大部分采用太阳能供电形式，供电系统由4块90W单晶硅太阳能电池板、2块DC12V250Ah胶体蓄电池等组成。太阳能供电系统发电量估算：在平均光照3.5～5.5h/天及海拔高度小于1000m条件下，360W光伏日发电量估算见表1。

表1 太阳能供电系统发电量估算

根据设计经验值，太阳能供电系统日发电量取负载日用电量的1.5～2倍。按日平均光照4～5h/天，太阳能系统日发电量约为1.9kW·h，约为负载日用电量的1.6倍，可满足负载日用电量需求。

但经实际日常管理和运行维护，由于室外光照条件受天气条件影响，太阳能供电系统实际发电效率受天气条件制约较大，阴雨、雾霾等恶劣天气条件均易导致视频监控点馈电而无法正常使用。太湖流域汛期为每年5—9月，降水量大，阴雨天气频繁，特别是梅雨期长达10～20天，视频监控点运行效率容易受到影响。

为解决太阳能供电系统受天气条件制约的问题，可在有条件的地区选择采用市政供电替代太阳能供电，经实际改造发现对视频监控稳定性提升较大。

此外，通过在视频监控站点供电系统中加装定时模块，可以实现视频监控点在夜间定时停机、白天定时启动的功能，可有效保存蓄电池电量，在梅雨季节延长视频监控时间。二期工程在设备中部署了太阳能检测系统，维护人员可以远程掌握前端监控点位太阳能实时使用情况，便于针对性开展巡检维护。

8.3 高温工作状况

经日常管理和运行维护，视频监控站点设备箱由于处于露天野外环境，箱内温度常常高达60℃以上，不仅给日常巡检维护带来不便，还会导致存储卡损毁、供电系统短路等设备故障。

在不增加供电负担的前提下，可采取在设备箱上方加装遮阳板的方法，经实测可有效减少设备箱承受太阳直射时间，降低设备工作温度，减少视频监控点故障率。

9 监控点布设原则

a.结合城市发展。太湖流域城市建设发展较快，建成区规模大，基础设施建设水平高，堤防道路对于岸线的覆盖较广。部分区域虽然建设活动密集，但由于现有堤防驳岸设施完善，围湖造地、滩地垫高、涉河建设等行为实施可能性较小，难度大且较容易被发现，在此类区域布设重点区域监控站点发挥效益不明显。

b.便于运行维护。重点区域实时监控工程监控目标为自然河湖岸线，道路交通条件较好的区域可通过车船人力巡查覆盖，设置监控站点的意义不大。而监控覆盖必要性较大的区域往往交通不便，市政道路难以到达。站点布设时需要考虑基础开挖、立杆布设、设备安装等施工的可行性，兼顾后期运行维护操作的便捷性。

c.设备布置形式。经实地考察，河湖岸线周边其他行业、单位建设的监控设施众多，如果能够实现信号接入共享，可免去重复布设导致的资金浪费。此外，可借助电信、网络运营商现已建成的立杆、铁塔等设施布置监控设备，大幅减少建设费用。

10 新技术应用探索

太湖流域重点区域实时监控工程分两期实施，初步设计报告分别编制于2014年、2017年，受当时的技术条件和成本限制，物联网、AI智能识别及5G等新技术手段未在工程中得到实际应用。近年来，工程管理单位在已建工程的基础上，充分吸纳新技术、新方法，旨在进一步优化工程效益，提高工程对河湖管理工作的支持和促进作用。

10.1 5G技术

太湖流域重点区域实时监控工程一期于2015年建成，采用的是3G网络传输视频数据。虽然前端摄像头具备录制高清视频的硬件条件，但受制于传输速度和效率，终端获取视频帧数、清晰度较低。后期工程管理单位为一期12个监控站点统一更换了4G网络服务，数据传输速度和效率有了一定程度的改善，但由于部分站点建设位置偏僻，运营商基站网络覆盖能力较弱，数据传输保障能力仍不理想。

目前，5G网络已上线投入使用，但受制于运营商网络资费和网络覆盖等因素暂未在太湖流域重点区域实时监控工程中投入使用。5G网络具备数据传输速率快、网络延时低等优势，投入使用后将大大改善工程数据传输保障能力，提高终端视频数据的获取使用条件，可开发站点画面实时展示等功能。

10.2 物联网技术

2019年，太湖流域重点区域实时监控二期工程建成，工程管理单位进一步优化了视频数据的传输途径，由原有的公用互联网传输更换为专用网络传输、通过专线接入至流媒体服务器的模式，一定程度上提高了数据传输的可靠性。

随着全球信息化的飞速发展，整个世界正在迅速地融为一体，国家和政府的关键基础设施网络面临各种威胁。太湖流域重点区域实时监控工程涉及太湖流域水雨情、水环境等信息要素，须进一步提高网络安全保障能力。重点区域实时监控工程可进一步依托物联网技术，在系统内自行组网，在站点前端安装物联网模块，数据通过自有网络传输，提高网络安全保障能力。

10.3 AI智能识别技术

太湖流域还将继续加密重点区域实时监控站点，可采用AI智能识别技术替代人工，完成对河湖管理、水行政执法相关要素的识别，进一步提高重点区域实时监控工程的效益发挥。重点区域实时监控网络进一步加密后，监控点数量大幅度增加，平台信息量将进一步增多，仅靠人工巡检则工作量较大，难以发挥工程效果。而通过引进AI智能识别技术可提高问题发现和分析的效率，是重点区域实时监控成网后进一步发挥其效果的必然需求。

目前，安防、交通等行业已有类似的解决方案，可通过人像、车辆等特定目标的检索比对、识别，加以研判、分析，完成高效的人员管理和社会矛盾疏导。但由于河湖管理工作识别要素众多，目前还没有成熟的应用案例，通过简单的人像、动作识别难以精准筛选有效信息。工程管理单位可进一步加强与方案提供单位的沟通协作，对AI智能识别方案就河湖管理领域进行针对性的开发，对有效信息要素进行筛选，提高工程效益。

11 结 语

通过太湖流域重点区域实时监控工程的实施，太湖流域新建了重点区域实时监控站点30个，并实现了监控站点集中统一管理，进一步拓展了太湖湖区水上执法快速反应能力，有效提高了河湖管理效率和水政监察水平，加强了监控预警能力，保障了流域正常的水事活动秩序，切实为践行“水利工程补短板，水利行业强监管”的新时期水利事业发展总基调保驾护航。

本文从设计原则、建设管理、运行维护等角度阐述了重点区域实时监控在太湖流域的运用现状，针对同类工程建设和使用中可能存在的普遍性问题进行了思考，并提出可供参考的解决方案。重点区域实时监控有助于改善现阶段河湖管理、水政监察工作单纯依靠车船、人力的低效率现状。目前，我国治水矛盾已发生深刻变化，重点区域实时监控旨在高效率地发现和分析问题，是调整人的行为、纠正人的错误行为的前提条件。进一步加密监控网络以提高覆盖面，结合5G、物联网、AI智能识别等新技术的发展运用以提高发现和分析问题的效率，重点区域实时监控将成为“强监管”的可靠抓手，也将为“河湖长制”的落地生根提供坚实保障。