環保視頻監控系統分析

■張建雄

近幾年，隨著我國經濟的飛速發展、工業化進程和城市化進程的加快，“中國制造”走向了全球，但是“迅猛發展”的同時，也帶來了對環境破壞的日益嚴重，污水、廢氣、噪聲、光污染、惡臭、固體廢物、化學品殘留物等造成的重大污染事件也越來越多。如何在保持經濟高速發展的同時，從源頭減少污染物和氣體排放，積極推動循環經濟發展，保護好人類生活環境已是一個全球性的問題。

環境保護、環境監測現在已成為保護生態環境、合理利用環境資源、發展低碳經濟、減少污染物排放，實現可持續發展的重要工作，各級政府部門已日益重視對環境的保護。環保局是代表政府依法行政、強化環境監管的主管部門，其行施著對污染源監察，建立污染源檔案和信息數據庫，為政府科學編制各類規劃、優化產業結構、制定環保和經濟社會協調發展政策提供重要依據。根據污染源分布零散、對污染情況無法實時掌握導致監督不到位、環境安全隱患無法及時發現等特點，為確保目標責任能夠有效落實，從而迫切需要建設一套能對各分散污染點的音視頻、環境及監測設備運行參數進行集中24小時實時遠距離監控的聯網環境視頻監控系統。

系統概述

改革開放以來，中國城市政府通過改善能源結構，提高清潔能源使用率，推廣集中供熱，強化工業結構調整、污染企業搬遷和污染治理工作，加強機動車尾氣控制和揚塵污染控制等大氣污染防治措施，在城市經濟持續快速增長和城市化進程不斷加快的情況下，部分城市的空氣環境質量仍然出現了嚴重惡化。

在重點流域、水域和飲用水源污染防治和保護工作，加強城市工業結構調整、污染企業搬遷和企業污水排放治理，加強市區河道環境綜合整治，進一步改善水源保護區水質狀況，確保飲用水源的環境質量和安全。

環境監測中心為了更好的了解監控工廠的排污和水排放量，實時的監控、了解工廠的排污管道，環境視頻監控運應而生。環境保護數字監控系統充分考慮環保局目前的網絡環境，采用基于IP網絡的視頻監控系統，在環?？偩衷O立監控中心和存儲數據中心，并實現電視墻顯示功能，將前端攝像機通過IP網絡傳送到環保局監控中心，再通過視頻解碼器將數字信號轉換成模擬信號顯示上傳到電視墻，并且通過網絡數字集中監控管理軟件中的強大數字矩陣功能將前端每路的視頻圖像在電視墻上切換顯示，或聯動事件后自動切換當路圖像在電視墻上，并且能夠對任意一路視頻圖像進行調用、放大、抓拍、錄像、電子地圖調用等各分控點的視頻信號經互聯網直接與機房的主控機服務器連接，通過IP網絡將音視頻數據傳送至各級管理控制點。利用無線網絡進行無線數據傳輸到手機終端上，并讓領導出差時隨時通過互聯網監看并控制前端區域，監督污染源頭的實際動作，實現語音雙控，視頻隨時隨地實時監控，掌握重點區域的實時情況。對檢測區域進行全面考察，對重點地區實施嚴密實時監控，對檢測現場實現及時的工作指導，對輻射事故應急、反核恐怖、輻射污染防治執法監督等輻射環境管理提供及時，穩定行的保障。提升環保局的整體工作效率，真正做到高效率，有效控制，及時取證，威懾打擊，安全疏導等系統主體功能，在實際有效地同時，為環保局減輕工作強度。

系統組成

環保視頻監控系統由前端監控點、傳輸網絡、監控中心、系統平臺等幾部分組成。

前端監控點

前端監控點的設備主要由一體化晝夜監控攝像機、視頻編碼器等組成。監控前端擔負著系統的視頻信號采集和控制命令的執行部分，是整個系統重要組成部分之一，主要完成圖像的采集，編碼和傳輸，攝像機的控制和輔助報警的輸入/輸出工作。

傳輸網絡

系統支持多種傳輸方式：光纖有線傳輸、數字微波傳輸、純IP監控專網、IP和模擬結合傳輸、E1傳輸、無線傳輸等。

監控中心

在監控中心完成視頻音頻信號的解碼及輸出顯示，這部分主要包括電視墻服務器、客戶端、網絡交換機設備等。這些設備共同完成圖像瀏覽、切換、存儲、檢索、回放、控制、告警處理及語音對講等。

系統拓撲圖如下，見圖1。

系統特點

針對環保監控的實際需求，結合先進的技術及應用，在環境保護視頻監控中突破傳統的短距離、白天監控的瓶頸，實現了遠距離監控、透霧監控、遠紅外熱成像與激光夜視監控，實現了24小時不間斷監控的需求，形成了一套高度集成化、智能化的環境保護遠距離晝夜監控系統，并根據具體需求，可以針對排煙監控、入海口監控、清廢監控等實現智能化預警功能，在重要環保區域實現動態視覺分析，進行重點監控布防，通過視頻畫面顏色、狀態、溫度感應等，探測市場區域內的狀態，出現異常情況系統自動檢測并發出報警信息，是一套集高清智能化分析及告警、可視化指揮調度為一體的綜合型應用系統。領先的應用架構系統充分整合了IP網絡、視頻、存儲、信令等領域的技術，采用開放的架構，標準的技術實現。采用領先的數字化、網絡化及智能化聯網架構，靈活的網絡處理技術以及智能的應用整合技術，為用戶提供高效、便捷的遠程監控整體解決方案。設備基于嵌入式軟件和工業級設計結構，集成度高，運行安全可靠，不會受到網絡病毒侵擾。

圖1：系統拓撲圖

通過環境保護動態視頻監控系統，可實現視音頻及報警信息的采集、傳輸/轉換、顯示/存儲，進行權限管理，保證信息的安全、可視化的環保事件的應急預案管理和調度等多項功能。通過攝像系統對污染事件頻發的區域進行連續監視，通過控制中心和分控中心遙控的方式調整監視區域和染污源監控點，環保部門足不出戶即能實時了解情況并進行監督，一旦發生污染事件，可查閱現場錄像記錄，并與環境監測數據疊加同步顯示，為調查和處理提供方便，把現場監控模式由傳統的單一型、粗放型向綜合型、智能化、集約型轉變，提高了環境管理的效率。

系統功能

系統在建設環節要遵循的組網簡單、擴容方便、標準開放、功能全面的功能特點，盡可能的減少施工的難度，實現多點、遠程、實時、集中監控系統的多項要求，而且保證前端設備的工作狀態，監控中心的穩定運行，遠程監控點及時監察，良好而簡易的軟件操作性能，多畫面智能切換輪巡遠程云鏡隨意控制。并且配置智能感應技術，圖像移動報警，報警控制聯動。多種預警形式，實時、定時、報警觸發、隨時啟停等多種錄像方式。而且系統特有的遠程錄像資料檢索功能讓用戶在異地也可以方便地檢索回放監控中心的錄像資料。多路錄像，多點監看，真正實現了環保局多點式統一監控管理，對空氣污染，飲用水源保護區、工業廢水、船舶排污、河涌、重點工業企業檢查、飲食服務業污染、違法排污行為等多項專項重點管理區域起到了非常高的威懾作用

環境監控的高清化及智能化

監控系統的高清化及智能化（智能識別、智能分析等）應用已經成為目前環境監控的發展趨勢。高清技術與IP技術結合，將為用戶提供前所未有的數據傳輸量和畫質體驗。通過高清視頻監控系統，用戶將能夠分辨出最細微的圖片細節和現場的真實情況，適用于更多環保監控系統中污水、大氣、粉塵現場監控的實際需要。高清視頻監控將為環境監控來來更強的易用性、清晰度，以及更多復雜環境的監控應用。

遠距離監控和夜視能力

隨著監控系統的發展，遠距離透霧監控性能、高效夜視監控性能已經成為視頻監控領域新的性能，成為傳統監控的一個突破和新型的補充，在傳統短距監控的基礎上融入遠距離晝夜監控攝像機，形成一個立體化的監控網絡，已經成為新的需求，如平安城市領域建設高空瞭望攝像機，利用該攝像機的“千里眼”性能，監控幾公里到十幾公里內的城市動態。同樣該類型攝像機用于環境保護，提高了環保監控的力度，特別是正對城市大氣化境監控、入海口監控、內河航道監控等起到重要的作用。

監控系統的高清化應用

智能分析系統則通過對視頻、音頻以及數據的獲取和分析，判別環境狀況是否正常，如出現污染物超標等異常情況，則會自動進行報警，提示環境監測和管理部門注意并及時進行處理，遏制重大污染事件的發生。

從系統應用領域來說，主要是兩個環節的監控：

重點污染源視頻監控系統

在工廠的排污管道口安裝晝夜監控攝像機，利用視頻服務器連接上攝像機，并將前端站點采集來的視頻通過網絡傳輸到監控中心，監控人員實時觀看前端視頻。

環境保護高空瞭望

在環境監測的中心區域或主要地點安裝高空瞭望攝像機，視頻服務器連接上攝像機，利用攝像機的“登高望遠、一攬全局”特點，對整個區域實現全覆蓋晝夜監控。攝像機采用高倍變焦的鏡頭，光學變焦有效距離能清楚看到幾公里之外的場景，配合遠紅外熱成像系統，適合對區域大面積夜視探測監控，輔助激光照明系統，對區域內目標實現夜晚取證監控。整個高空瞭望攝像機系統實現了24小時動態監控的需求，將前端視頻圖像傳輸到監控中心，值班人員在監控中心，對整個轄區內進行全面監控。

系統規劃

環境保護視頻監控系統可以省廳為單位組建。通過統一聯網，將全省各監測點的信息全部接入到省廳環境監測平臺進行統一管理和調度。平臺為相關環保部門提供各自區域內環境監測點監管功能，同時為各受控單位提供自身環境數據監測功能。

1）環境數據分析

環境監測數據主要有大氣監測和水污染監測。在大氣監測中，主要指標為二氧化硫和化學需氧量排放量；水污染監測主要監測COD（含氮量）值、流量、PH值進行采樣。

各數據監測需要專業的數據采集設備（如污水集設備主要有明渠流量計及在線化學需氧量分析儀），采集的數據上傳到平臺進行統計和分析并繪出曲線圖，同時提供歷史數據的定制查詢、生成報表等功能。

2）排污點視頻監控

通過在排污點部署晝夜監控攝像機，把監測點的圖像信息實時采集并上傳到監控中心進行實時監控?？勺尛h境監管部門清晰的了解現場煙塵、水體顏色、水面漂浮物、水生物死亡情況、排污管道情況等信息，同時能夠有效避免受控單位對破壞數據采集設備的傳感器進行偷排等行為。

3）環境數據與圖像關聯

數據采集器采集到的數據疊加到監測圖像上，可以很方便地看到監測點圖像和數據信息，實現數據與圖像關聯?？磾祿臅r候能夠看到圖像，看圖像的時候也能夠看到數據，在后期可以通過數據調看錄像。通過視頻和數據的結合，可以有效的防止偷排和虛假數據的問題。

4）錄像功能

對監測點的圖像信息進行錄像，為環境整治提供依據。錄像方式可以靈活設置，如白天不錄晚上錄，監測夜晚偷排情況；告警錄像，采集的數據達到規定數值時，觸發錄像，對違法違規情況進行記錄。

5）聯動告警

當排放參數超標時，系統產生報警，有多種聯動的方式（如：圖像切換到電視墻、告警讀秒、發送短信、外接告警設備告警等），同時留下歷史記錄，方便管理人員了解一段時間內都有哪些企業的哪些項參數超標。

6）受控單位數據管理

對企業信息及監控監測設備進行統一管理。企業地點、排污點有哪些、負責人、有哪些采集設備、設備型號、隸屬的單位、工作狀態等都可以通過環保監控系統進行統一管理。

7）WEB瀏覽

支持WEB瀏覽，可在任何地點方便地查看數據分析及監控圖像。排污企業的整個生產過程及污染物處理過程都可以通過網絡視頻的方式對外公開，供市民進行了解和監督，使整個系統成為一個透明的工程，讓社會和民眾監督并了解環境現狀，有利于環境保護工作的有效實施。

8）GIS地圖聯動顯示

系統支持電子地圖功能，可把全部監控點位分布制成靜態圖片或MAP INFO格式的矢量圖，在地圖上標示污染源監控點，當有告警發生時，系統可自動顯示告警位置，在地圖上點選該告警監控點，可查看現場監控圖像，管理非常方便、直觀。

9）可視指揮調度

基于高清監控管理平臺的開放性，可與視頻會議系統實現無縫融合，打造可視化視頻指揮調度系統。如有環保系統的突發事件，相關部門可進行多方圖像及數據調度，以及多方會談研究，及時解決問題。同時，環保監控系統為各環保部門建立多種不同的應急預案，如廢水排放、大氣污染排放等應急預案，出現不同的突發事件，可啟動不同的預案進行應急指揮。

結束語

環境保護視頻監控系統是綜合系統工程，實現了視頻、語音、控制、偵測、對講等多種通信功能，憑借該系統的實施和運用，環保局對于屢禁不止的環境污染，環境破壞黑點，起到了相當的預防和震懾作用，打造了一個全新的數字化環境智能監察管理平臺，為我國的環境保護數字化、智能化發展服務。