河道執法信息系統研發

(1.長江勘測規劃設計研究院 信達軟件公司，湖北 武漢 430010； 2.長江水利委員會 長江科學院，湖北 武漢 430014； 3.江西省水利廳 水政監察總隊，江西 南昌 330009)

江西省地處長江中下游南岸，全省共有大小河流2 400多條，總長度達1.84萬km，境內匯聚成贛江、撫河、信江、饒河、修河五大河系，最后注入鄱陽湖，構成以鄱陽湖為中心的向心水系，流域面積達16.22萬km2，其中流域面積 10 km2及以上河流有3 771 條。全省河流、湖泊眾多，在提供充沛水量的同時，也帶來了豐富的砂石資源。

隨著江西省經濟社會快速發展和城市化進程加快，市場對砂石資源的需求量不斷增長[1]，供需矛盾日益突出。在經濟利益驅使下，無證開采、超采濫挖等非法采砂活動屢禁不止[2]，且呈現多樣性和復雜性，導致采砂管理難度加大，河道執法任務日益繁重。

江西省、市、縣各級從事水行政執法人員共計不足1 000人，目前水行政執法方式仍停留在“人海戰術”層面，執法工作仍舊依靠郵政、電話等傳統落后方式，執法工作中也存在調查取證難、現場監管難、執法執行難等問題。因此，開展全省河道執法信息系統的建設顯得尤為必要[3]，系統綜合采用全球衛星定位技術(GPS)、地理信息技術(GIS)、視頻圖像傳輸技術(VS)、圖像智能識別技術[4]，針對重點水域進行前端視頻監控建設，并以“采砂監測定量化、河道監控自動化、執法流程規范化、業務管理協同化”為目標，構建了省、市、縣三級聯動執法管理應用體系。全面實現江西省水政執法隊伍對河道采砂、采區監管、岸線保護等河道執法內容的實時監控和協同執法，從而整體提升江西省水政監察執法工作的效率效能。

1 主要設計思路

1.1 基于大系統設計理念

國務院辦公廳在《政務信息系統整合共享實施方案》中提出“大系統、大數據和大平臺”的系統整合共享思路，要求將分散、獨立的信息系統整合為互聯互通、業務協同、信息共享的大系統。 系統按照“大系統”的思路進行設計，一是針對省、市、縣三級執法主體統籌設計功能和流程，保證縱向的互聯互通和業務協同；二是與河長制系統互為補充，布設的視頻監控可共享給河長制系統，同時河長制巡河發現的問題也可共享至本系統，作為執法的前置條件。

1.2 協調監控點需求與河道采砂規劃關系

視頻監控點布設在可采區、禁采區、集中停靠點、交界水域，其中可采區、禁采區在河道采砂規劃有明確規定范圍，但每5 a會更新變化。因此，本系統視頻監控點布設時需要綜合考慮實施階段由于采砂規劃更新而產生的變動影響。采取的策略是向市縣下發視頻監控點布設需求表，統計實際監管重難點區域。通過現場查勘初步篩選，結合采砂規劃復核，對于需求中未涉及而在采砂規劃明確規定的采區進行缺項補充，最終形成前端監控系統的監控點布設清單。

1.3 共享利用江西省水利資源整合成果

目前江西省水利廳數據中心已建設完成，并依托數據資源整合項目收集、整理和發布了大量的水利基礎數據、視頻數據和地圖數據。系統基于已有成果數據，建設基礎數據庫、共享數據庫、專題數據庫。其中，專題數據庫主要存儲可采區資料、采砂船資料、實時采砂監控數據、采砂量統計信息、水政執法任務數據等。同時為河長辦、海事、公安、漁政等部門提供數據共享接口。

1.4 前端視頻監控本地存儲和遠程調閱

前端監控系統針對長江干流、鄱陽湖、贛江、撫河、信江、饒河、修河共布設636路攝像機，單路攝像機按H.265編碼格式傳輸，采用1080p全高清視頻則至少需要3Mbps帶寬，全部攝像機共計視頻傳輸承載量為1 908Mbps。然而，省水利廳現有水利專網帶寬僅100Mbps，如果采用視頻直聯省廳的星形網絡結構，則會導致水利專網帶寬嚴重不足。而且，單路視頻按照3Mbps帶寬計算，每日的視頻存儲量約為32GB，省廳集中存儲也難以滿足要求。因此，采用視頻級聯技術，即在兩套及以上的主模式視頻系統基礎上組建串聯系統，實現視頻資源的共享。前端視頻系統采取本地部署和轉發模式，通過前端部署的硬盤錄像機進行取流、編碼、存儲和轉發，一級平臺和二級平臺均通過硬盤錄像機遠程調閱圖片或視頻流數據(見圖1)。同時，對于因人為破壞現場設備而銷毀證據所造成的影響，可采取前端監控系統遠程取證并立即上傳圖片的安全措施，在一定程度上保護了現場數據的可用性。

圖1 視頻監控系統級聯模式

1.5 后端系統統一部署 分級授權使用

系統采用B/S架構設計，采取“省廳統一部署，市縣授權使用”的方式，實現統一的登錄門戶、統一的業務流程。系統用戶覆蓋省、市、縣3級水政執法人員，各級用戶可使用系統全部功能，只是管理對象和數據權限有所不同。省總隊負責長江干流、鄱陽湖，可管理全部對象和數據；市支隊負責五河干流，僅管理市及下轄縣的對象和數據；縣大隊負責五河支流，僅管理所在縣的對象和數據。

2 前端視頻監控系統設計

河道管理的重點水域主要包括可采區、禁采區、集中?？奎c和水域岸線，其核心是對采砂船和岸線的監控。采砂船分為許可采砂船和非法采砂船。許可采砂船主要在可采區和集中?？奎c作業；非法采砂船主要活動在禁采區；岸線監控主要針對非法圍堰、岸線侵占等違法行為。

2.1 可采區智能識別方案

可采區主要針對許可采砂船，按照“五定”控制要求，即定時、定點、定船、定量、定功率[5]，通過在采砂船安裝采砂傳感器和紅外攝像機，采集采砂船現場圖像、GPS位置、工作狀態信息，監控采砂船是否越界、超時、超船數、超功率作業、違規停泊，記錄統計開采量(估算)、運動軌跡、歷史監控圖像等信息，杜絕違規作業，最終實現對采區科學、有序地管理。

識別流程如圖2所示。

圖2 可采區識別流程

2.2 集中?？奎c智能識別方案

集中?？奎c需進行晝夜大面積范圍監控，及時發現越界采砂船，觀測目標船只的信息與活動情況和船號等細節，實現智能發現和自動取證監控。集中停靠點智能識別主要依靠岸基監控系統和船載設備兩部分。其中，岸基監控系統布設入侵監測設備、身份識別裝置和雙光譜夜視攝像機；采砂船安裝越界識別傳感器。岸基監控系統通過感知越界識別傳感器信息，確定采砂船只非法越界行為，控制攝像機進行圖片抓拍和視頻取證，上傳數據，接收指令，并按指令要求完成相應控制操作。

2.3 禁采區智能識別方案

禁采區主要識別夜間非法船只的偷采行為。通過在岸線每隔500 m布設聲音傳感器和入侵監測設備，定義聲音傳感器所對應的網格，采集現場聲音，自動比對傳感器樣本庫數據，進而識別采砂船作業聲音，確定非法采砂行為，并上傳禁采區現場控制器?？刂破鞲櫡欠ú缮按暮叫熊壽E、停泊水域、采砂作業時間、采砂區域，依據采砂船的坐標信息，調度控制雙光譜夜視攝像機進行圖片抓拍和視頻取證，為執法查處提供證據。

2.4 水域岸線智能識別方案

岸線的監控主要通過布設不同類型的攝像機，實時監控該區域的整體活動情況。結合視頻智能分析手段，通過視頻定期影像比對及時發現非法圍堰、岸線侵占等違法行為，實現異常情況實時監控取證。

攝像機選型需依據重點涉河涉水工程、水利生態保護區、重點保護岸線等不同的特點(如視場角度、監視區域距離、云臺控制、清晰度、夜視畫面、智能分析研判等)，要求達到對監控對象全天候、無死角的視頻監控，從而清晰觀測目標信息及相關活動違法情況。

3 河道執法信息系統構建

系統主要特點是24 h實時監控，前端監控系統發現異常主動報警，報警信息分級推送；后端河道執法信息系統協同執法，指令下達分級傳送，執法車船可自動定位與導航，全程記錄與保存執法過程。河道執法流程如圖3所示。

圖3 河道執法流程

系統主要包括6個子系統：綜合指揮平臺、視頻管理系統、水政執法管理系統、移動執法移動APP、公眾服務系統、綜合運維管理系統。系統功能結構如圖4所示。

圖4 系統功能結構

(1)綜合指揮平臺。匯集水政執法管理系統、視頻管理系統等自動監控態勢信息，接收群眾舉報等人工監控信息，并利用GIS、GPS、視音頻融合、綜合集成等技術，實現態勢監控信息的多源融合、交叉印證、直觀呈現，提供統一、整合的監控視頻接入和展示窗口，以及目標、資源、人員、設備、設施精確實時標注，并生成態勢監控一張圖。

(2)視頻管理系統。將前端各類視頻源和外部單位現有視頻源進行有機融合，建立統一的視頻管理系統，達成內外部視頻的集中統管、按需按權共享，實現前端監控系統視頻本地分級存儲與轉發，為河道執法的取證和案件辦理提供支撐。

(3)水政執法管理系統。屬于核心的業務系統，覆蓋省、市、縣3級執法隊伍的主要執法內容，包括基礎信息管理、河道采砂監管、水域岸線監管、河道執法管理等功能。河道采砂監管包括采砂作業監管、集中?？奎c管理、運砂船監管以及岸基砂場管理等。水域岸線監管包括涉河工程作業區監管、非法圍堰監管、重要濕地及自然保護區監管等。河道執法管理支持巡視巡查、現場巡查、處罰通知書管理、執法處置管理和執法案件統計查詢等。

(4)水政執法移動APP。采用混合式開發的手機移動端應用，現場各級水政執法人員可通過手機終端登錄系統，快速獲取河道相關基礎信息，實時調閱河道監控視頻，支持日常移動巡查和移動執法，支持一鍵導航至執法現場地點。系統可提供標準化的執法流程界面和案例庫輔助執法，規范執法業務處置過程，減少執法人員的重復工作量，降低執法時間成本，提高水政執法效率。

(5)公眾服務系統?；谖⑿殴娞栭_發，向社會公眾提供相關的河道信息查詢、新聞資訊和投訴舉報的社會化服務，促進政務公開和社會監督，提高水政執法公眾信息服務水平。

(6)綜合運維管理系統。鑒于系統涉及大量的指揮中心設備、視頻監控設備、現場控制器、傳感器和移動執法裝備，為保障系統運行效果，需要建立綜合運維管理系統，加強設備資產管理和運行參數監控，對運維服務事件、問題、配置、變更和發布進行有效管理，輸出服務工作量、設備性能、事件趨勢等統計分析報表。

4 建 議

針對當前各級水政執法主體執行效率低下、主動意識不強、人力不足等問題，為避免信息化成果建而不用、不能落地的局面，建議采取以下保障措施。

(1)借鑒河長制成功經驗，制定考核措施壓實執法主體責任。借鑒河長制管理的成功經驗，出臺相關的制度措施壓實省、市、縣各級執法主體責任，將河道執法信息系統的使用率和執法任務統計納入執法人員的年度考核。

(2)擴充各級河長職責，依托河長增強河道巡查和前端設備巡視力度?，F有的水行政執法人員不足以保證河道巡查的頻次和力度，而且一旦水行政執法人員到達現場，各種違法活動已經提前撤離。依托各級河長可有效解決人員不足問題，而且河長對于現場情況更加了解，可實現每日一查、每周一檢、每月一巡。另外，過去由于缺乏及時巡視和維護，現場的采砂監控設備經常被不法分子人為破壞或者由于環境因素出現故障，導致監控存在盲區，依托河長定期檢查設備運行情況，可以提高設備可靠性，同時對不法分子形成一定的震懾力。

5 結 語

系統運行后，可加大對江西省河道管理范圍內的非法采砂、非法圍堰、岸線侵占等違法行為的監管力度。對違法行為進行實時監控和取證，有助于水行政執法人員準確及時掌握現場情況，為高效查處水事違法案件爭取了時間，隊伍快速反應能力得到提升[6]，可在第一時間發現并制止違法行為。同時通過案件的網上運行和信息公開，保證了水行政處罰的公平性和透明度。系統將在實施過程中緊密結合實踐不斷完善，特別是基于GIS一張圖實現前端監控全過程記錄展現和執法全過程信息追溯，以及探索大數據分析和人工智能算法在“智能識別分析”方面的深化應用[7]。