北疆供水工程遠程視頻監控系統改造設計探析

徐 華

（新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

北疆供水工程地處北疆，深居大陸腹地，是世界上距離海洋最遠的內陸沙漠地域，工程橫穿準噶爾盆地和古爾班通古特沙漠，遠離人群。目前該工程涵蓋三個水庫和513 km的輸水干渠，運管人員的工作、生活條件艱苦，為達到工程運行少人職守、少人值班的原則，該供水工程建設了遠程圖像監控系統，以此為該工程中主要建筑物及下屬各個管理處提供安全監視保障功能。視頻監控系統是集計算機技術、通訊以及網絡視頻技術的具有綜合性的一個技術系統，能夠方便日常監督控制，更加直接的了解到工程的運行，保障水利工程以及周邊環境的安全健康。

1 工程遠程視頻監控系統

1.1 對供水工程運行的實時監控

因為水利工程相對比較復雜，自然環境有著眾多的不良因素，其中對水庫、輸水明渠環境監控是工作重要項目之一，其環境監控工作包括改善水庫環境監控條件、對供水主流位置進行跟蹤和掌握、以及水庫、明渠混凝土周邊坡安全運行等。通過遠程視頻監控系統可以對供水工程進行實時的監督調控，及時的了解供水工程的運行狀況，這對供水工作有著明顯的效果。將遠程視頻監控設備安裝在能夠全面監控供水工程的位置，工作人員可以通過視頻來監控供水工程的運行情況，不但能夠避免大量人力物力巡渠資源的浪費，還能夠及時的對所出現的意外情況進行拯救。

1.2 供水工程的智能化管理

遠程視頻監控系統在供水工程管理中有著顯著的作用，能夠實現工作人員對供水工程進行智能化的管理，將遠程視頻監控系統建立在供水工程中，以此來對工程里常出現的一些問題部位進行實時的監控，而且可以將監控轉接到遠程視頻監控中心，保證工程中的每個部分都能夠受到工作人員的實時監控，掌握實時的情況，在供水工程運行情況良好的時候就不必有工作人員監控了，能夠一定程度的減少了工作人員的工作量。應用智能化遠程視頻監控管理系統對供水工程進行監控管理，大大的提升了供水工程的安全性，讓供水工程可以穩定的運行。

2 前期工程監控系統結構及存在問題

2.1 系統結構

調度中心管理設備，其中包含了遠程視頻監控的管理平臺以及相關管理系統。管理平臺中的視頻目錄服務器是系統的最關鍵部位，掌握著整個系統功能的使用權。各分中心前端設備含高速球形模擬攝像機，以及三合一防雷器，前者能夠捕獲到各個分中心的每個方位的影像信息，以確保分心中沒有監控漏洞，三合一防雷器能夠讓特殊地區的攝像機有很好的避雷效果。分中心和調度中心之間含有H3C轉換機、遠程視頻監控編碼器等傳導設備，把分中心前端的攝像機所拍到的畫面信息轉化成2 M信號，在光端機的輔助下，實現和調度中心之間的傳輸。

2.2 前期監控系統存在問題

（1）前期的遠程視頻監控系統缺乏智能化，對于突發的時間以及關注點主要還是靠人工來進行檢查、分析，容易出現一些漏洞、誤判，影響對問題的及時發現，會錯過解決問題的最佳時機。

（2）在遠程視頻監控系統的實際運用時會有呈像弊端，如攝像設備的分辨率過低導致圖像不夠清晰，不能夠清楚的看到問題發生的細節部位，不利于工作人員對供水工程的監控。

（3）還有就是圖像傳輸問題，早期的工程采用HDSL與光傳輸2 M信號傳輸方式，傳輸帶寬有限，不能滿足現在高清圖像的帶寬通道需求。

3 監控系統改造設計

視頻監視系統采用全數字IP視頻監控的方式，由前端網絡攝像機、接入點交換機、調度分中心核心交換機組成統一的整體，各站點間的交換機通過光光纖通信傳輸通道實現網絡連接。網絡結構采用星形和總線式相結合方式。系統設計總體上應該充分考慮既要滿足各相關部門的使用要求、注重實效，又要做到穩定、可靠，操作簡單，維護方便。根據系統的實際管理情況，構成四級組織結構：調度中心層（烏魯木齊）、調度分中心層、管理站層、現地層。其系統結構見圖1。

圖1 供水工程遠程監控系統結構圖

調度中心（烏市局中心）層實現整個工程所有圖像的實時監控，主要由視頻管理服務器、流媒體服務器、解碼器/矩陣、視頻客戶端等設備組成，調度中心不設置存儲設備。調度分中心層實現本工程所有圖像的實時監視與遠程控制，主要由視頻管理服務器、流媒體服務器、解碼器/矩陣、存儲設備、視頻客戶端等設備組成。在調度分中心既可在視頻客戶端工作站可進行視頻監控，還可通過解碼器/矩陣將視頻信號輸出至DLP大屏，在大屏上進行顯示。管理站層實現視頻圖像的存儲與顯示，主要由網絡存儲服務器（NVR）、視頻客戶端工作站、液晶電視等設備組成。在管理站既可在視頻客戶端工作站可進行視頻監控，也可將客戶端工作站的視頻輸出接口接至液晶電視，在液晶電視上進行視頻圖像顯示。現地層主要由網絡攝像機及線纜、安裝桿件等組成，線纜盡量利用現有安全可用線纜。

4 監控系統設計技術

（1）標準升級。本次視頻監控系統視頻壓縮采用標準H.264。H.264標準和 H.261、H.263、MPEG.1、MPEG.4等視頻壓縮標準相比，在整數變換、多模式運動估計、分層編碼法等方面有較高的編碼效率、抗誤碼的優點。

（2）終端控制設備升級更新。在實際的應用中，對遠程監控點進行控制的過程中，終端的計算機設備要通過大量的數據來進行計算，就可能占用一定的系統資源，一旦終端計算機設備的配置較低，就可能會發生系統資源被用盡導致設備無響應的情況。為了避免此類問題發生，必須對終端控制設備進行相應的更新升級，以此來提高遠程視頻監控的使用效果。

（3）采用水利工程特有的智能化視頻檢測技術。視頻檢測技術可以讓監控工作更加的精準、有效，能夠及時的對檢測結果給出具體的整改方案，在水利工程運行未來的發展中起著重要的作用。運用水利工程特有的智能視頻檢測技術要選擇最合適的測量方式，現階段的檢測方式可以分為集中檢測以及分布檢測兩種，集中檢測方式指的是在軟件平臺上進行處理檢測，分布檢測指的是在攝像機視頻以鑲嵌的形式進行檢測。

（4）網絡技術-TCP/IP協議以及組播方式。因為TCP/IP協議的安全性，所以進行網絡視頻傳播時，能夠通過對現實狀況的掌握來使用TPC、UDP協議來協同進行視頻的傳輸。進行視頻數據的傳導時，因為數據量較大，所以使用UDP協議相對適合；一些數據數量較小的控制信息，而且要求安全傳輸的，可以采用TCP協議。從網絡傳輸的方法上來說，組播技術相對于廣播技術更加有優勢，組播技術可以說是準許單個或者多個發送者，發送一個數據包至多個數據接受者的技術。

（5）前方的攝像設備要升級為高清攝像頭，無需增添新的線路，只要對原有的線路加以利用。另外也可以丟棄早期安裝時存在的視頻分配器、磁盤陣列等設備，簡化設備，便于日后的維修調整。高清攝像頭可以讓傳輸的圖像更加清晰流暢，工作人員能夠清楚的看到供水工程系統在運行中所存在的問題也可以及時的作出調整，節約維護時間。

5 結語

隨著北疆供水工程的建設不斷延伸，相關的遠程視頻監控系統也在逐步改造過程中，遠程視頻監控系統技術上的升級與支持讓供水工程生產運行更加的便利，監控系統也在逐漸向網絡化、科技化發展，隨著計算機網絡、信息與通信、音視頻編解碼、流媒體等技術的日趨完善和發展，遠程視頻監控系統在水利行業中的應用潛力十分巨大，作為水利信息化技術中的一部分，其技術也和水利信息化整體發展方向一樣向著數字化、網絡化、智能化邁進，成為長距離供水工程安全運行的重要組成部分，給本水利工程帶來更大的效益。

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