水庫庫區及下游河道監控及遠程語音系統

林維權，劉 翔，楊 勇

（1. 浙江珊溪經濟發展有限責任公司，浙江 溫州325000；2. 浙江禹貢信息科技有限公司，浙江 杭州310009）

1 建設背景

水庫水質大壩安全事關人民群眾的生命財產安全，我國歷來對水庫、水源地水質及大壩的安全管理和監控十分的重視，發布了《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國防汛法》、《水庫大壩安全管理條例》、《水庫大壩安全管理應急預案編制導則》、《飲用水水源保護條例》等法律法規。但隨著近年來人類活動因素的影響，水庫安全和水源地水質受到了極大的沖抵，相應的為水庫管理帶來陡然增加的壓力。根據《浙江省環境保護“十二五”規劃實施情況中期評估報告》，浙江省2013年有13個縣級以上水源地水質超標，其中全省15%的水源地存在水質不達標現象。水源地水質不達標的原因眾多，其中人為的水體污染行為是一項重要因素，而庫區難以開展有效監管是導致這一現象的重要原因。

為提高水庫大壩和庫區科學管理水平，減少偷釣游泳行為從而保障水庫水質安全，運用5.8 G和云計算技術建設一個水庫庫區及下游河道遠程監控和語音預警云平臺，通過視頻和遠程語音代替人工巡查，對庫區的違法違規行為進行及時的監控和阻止，泄洪時自動通知下游居民，為水庫管理部門提供管理技術支撐，從而更安全、科學、高效的開展水庫日常運行管理。本項目主要實現以下目的：

（1）遠程視頻監控功能，通過5.8G通信技術和高清視頻監控設備，克服復雜地形傳統網絡工程難以布線的不足，對庫區及下游河道300 m范圍內實現無死角的視頻監控，提高水庫安全防護等級，可查看岸上的物體是否進入危險區，是否存在偷釣、游泳等違反水庫安全管理的行為，還可查看水面上是否有漂浮物、漂流物的情況。

（2）遠程語音喇叭喊話功能，在遠程通過語音或話筒設備遠程調用庫區設置的喇叭進行語音預警，警示非法作業、險情等。

2 大壩庫區設計

2.1 技術解決方案

為了克服傳統網絡工程布線難點，實現庫區300 m范圍的無死角監控，本項目利用5.8 G通信技術、物聯網和云計算技術實現遠程監控和遠程語音喊話功能，提升智慧化管理水平，實現水庫水源地的安全運行管理和水質安全監控。系統的拓撲結構如圖1所示。

考慮到設備安全和防止被破壞原則，在大壩300 m范圍內庫區增設置2個位置，管理房和云端需要部署一定的設備：

1）位置1，靠近水庫管理房位置，需要實施基建和網絡電源工程，由于距離較近采用超5類雙絞線即可，位置1需架設5.8 G通信基站1個，球機1個，遠程預警語音系統一套。

2）位置2，水文觀測站樓頂位置，需開展基建和網絡電源工程，需設置槍機2個，球機1個，5.8 G無線基站1套，語音預警系統1套。

3）管理房內，需有交換機設備1套，IP網絡廣播系統1套，硬盤錄像機及存儲系統1套。

4）云端，監控和語音預警服務器1套，提供遠程移動查看和語音服務。

圖1 大壩300 m庫區內監控與預警系統拓撲結構圖

2.2 硬件設備

系統前端、傳輸、后端的設備組成如圖2所示，主要設備包括了高清遠距離槍機、高清云端紅外球機、功放系統、號角喇叭、IP網絡廣播系統、5.8 G通信基站、硬盤錄像機及存儲、供電系統、避雷系統、網絡基建等，具體設備說明見表1。

圖2 平臺各層系統組成圖

2.3 軟件組成

視頻實時監控及回訪軟件；

IP網絡廣播控制軟件；

手機視頻監控APP軟件；

手機語音預警APP軟件；

原視頻監控系統集成到云端。

3 下游河道的設計

3.1 河道汛期放水防洪安全語音預警系統

從地理位置上分析，辦公區與城區河道距離較近，采用網絡布線方式較為節約成本。網絡工程布線如圖3所示。

表1 具體設備說明

圖3 城區防洪預警網絡拓撲結構

圖4 廠房和村防洪預警預警監控位置

在圖3中豎線采用光纖布線約800 m（冗余10%），橫線為橋梁上的網絡布線采用超5類屏蔽雙絞線約900 m（每座橋5個攝像頭，每個考慮冗余平均60 m，3座橋共900 m），圖4位置4需要設置兩個攝像頭需要雙絞線100 m。圖4位置5中需要雙絞線100 m左右。總計，光纖工程：800 m，雙絞線工程：1 100 m，電源線路工程1 900 m。

（1）位置1網絡拓撲結構

位置1監控上游小橋以及橋兩岸的岸邊步行道，需要4個槍機1個球機和1個號角喇叭，具體位置分布如圖5所示：

圖5 位置1攝像頭分布

（2）位置 2（圖 6）

圖6 位置2攝像頭分布

（3）位置 3（圖 7）

圖7 位置3攝像頭分布

（4）位置4廠房旁小道（圖8）

圖8 位置4廠房小道攝像頭分布

（5）位置 5村莊（圖 9）

圖9 位置5村莊攝像頭喇叭分布

3.2 硬件設備

系統設備組成包括高清遠距離槍機、高清云端紅外球機、功放系統、號角喇叭、IP網絡廣播系統、硬盤錄像機及存儲、供電系統、避雷系統、網絡基建等，主要設備說明見表2。

表2 主要設備說明

3.3 軟件組成

（1）視頻實時監控及回訪軟件：實現所有視頻通過云端進行集成到一個統一的PC端平臺，并且開發APP中涵蓋視頻監控功能。

（2）廣播控制軟件：可以在手機端或者電腦端控制遠程任意喇叭進行語音播放，也可以控制所有喇叭，可預先設置固定的文字，點擊時快速播放，播放時調用云端服務器的短信服務器，每條短信0.1元。

（3）泄洪排查管理系統：水庫運行管理人員可以提前設置放水泄洪時間，可以設置喇叭播放滾動播放的時長，頻率，每控制一個喇叭一次播放需要短信費0.01元。一旦設置放水泄洪時間，可以將巡查任務下發給指定人員，指定人員需根據頻率要求，定時通過手機平臺軟件掃固定地點的二維碼進行巡邏巡查，平臺自動登記巡查人員達到的GIS位置，自動統計人員到位情況和任務執行情況。

4 結束語

本項目的系統全部都是模塊化、產品化的系統。本項目在珊溪水庫等得到應用，系統穩定、安全、可靠，功能設計上靈活性、擴展性、維護性等較好，值得推廣。