視頻監控在污染源自動監控系統建設中的應用研究

周進

(江蘇省生態環境監控中心，南京 210036)

污染源自動監控是實施環境監管的重要手段，具有自動、實時、在線等特性，從而確保生態環境管理部門能在第一時間掌握最新的污染源排放及治理設施運行情況。經過多年的努力和國家對生態環境保護工作的支持，總體上各地污染源監控網絡建設取得了較好的成績。本文將視頻監控技術應用于污染源監管中，利用污染源視頻監控與在線、工況、用電數據的融合和同步，開展智能分析和研判，能及時發現企業超標排放、污染源在線監測弄虛作假等行為，并予以記錄、留證，真正實現對污染排放從“點末端監控”向“全過程監控”擴展，形成對企業污染排放的“立體化”監控。

1 視頻監控技術應用現狀分析

視頻監控技術以計算機和網絡架構為基礎，融合了一定的數據處理算法，通過統一的數據分析平臺，提取所需要的視頻信息。視頻監控技術是伴隨著數據采集、傳輸和存儲技術不斷創新而發展起來的一項技術，在智慧交通、公共安全等領域應用成果初現。常見的應用場景比如交通行業，視頻監控技術可以幫助管理者輕松監控攝像覆蓋范圍內所有車輛的行駛狀態和運行軌跡，快速分析出其是否違章，并通過對海量交通數據的比對、分析和研判，實現指定車輛行駛路徑、道路擁堵研判等功能。目前，視頻監控技術在環境監管領域應用較少。

2 污染源視頻監控系統建設功能設想[1]

污染源視頻監控系統主要是對企業污染處理過程、末端排放、站房運維等關鍵環節和重要位置進行監控。

對排污口或采樣區等重要位置布設點位，主要監視廢氣、廢水的排放情況，進行數據監測復核。視頻監控系統需與第三方污染源在線監測系統聯動應用，當數據超標或異常時，自動錄像抓拍，視頻圖像同步疊加顯示實時監測數據。

對站房出入口布設點位，主要監視站房人員進出情況，防止無關人員進入站房，干擾污染源在線監測系統正常運行，篡改監測數據，影響監測數據真實性。采用人臉識別技術，對進入站房人員進行身份驗證。站房內視頻對準設備操作臺，用于監視設備運行狀態和運維人員作業情況。

可采用AI(Artificial Intelligence，人工智能)算法功能把數據異常或超標時段在監控系統的視頻進行保存，當出現系統設定的異常數據時，自動觸發視頻監控系統，對相關時段的視頻監控信息進行關聯對應。

3 污染源視頻監控系統的組成分析

污染源視頻監控系統主要由前端智能感知、傳輸網絡、視頻監控綜合管理平臺和監控中心組成。

3.1 前端智能感知

前端智能感知[2]是在污染源監測站房、排污口、治理設施等位置安裝智能視頻監控設備開展實時視頻監控，利用視頻監控設備實現對企業排污末端的監控。具體應用場景如在監測站房的監控要采用人臉識別技術，實現站房進出人員權限智能管控，非指定運維人員、環保執法人員或企業相關責任人進入時，系統自動告警。同時，為了防止人為干擾污染源采樣，影響監測數據真實性，對采樣區進行區域入侵和越界偵測。在排污口、治污設施附近安裝的視頻監控只需要對污染排放進行實時監控和異動告警，當有異動發生時，自動對異動時段的視頻、狀態進行存儲。

3.2 傳輸網絡

傳輸網絡[3]用于實現污染源企業端與監控中心間的數據通信傳輸，一般通過有線光纜或無線通信的方式實現。傳輸網絡分為兩個層級:一是從污染源企業端至基層的監控中心(市級監控中心)；二是從基層監控中心至上級監控中心(省級監控中心)。需要注意的是，企業端至基層管理部門監控中心采用互聯網vpn(virtual private network)的方式，基層監控中心至上級監控中心采用專線的方式。

3.3 視頻監控綜合管理平臺

視頻監控綜合管理平臺是采集現場端各視頻狀態數據，并將數據進行整合分析的一套管理平臺，是用于生態環境部門調閱現場視頻數據并開展智能分析研判，滿足污染源自動監控管理的軟件平臺。

3.4 監控中心

監控中心是污染源監控部門的指揮中心，負責建設開發與污染源監管監控相關的各類業務系統并實現指揮調度[4]，分為省級監控中心和市級監控中心。省級監控中心集中對全省污染源在線監控系統進行指揮調度，市級監控中心限于所管轄行政區內監控中心開發建設污染源視頻監控綜合管理平臺，集成服務器、存儲等硬件設備，實現企業排污監控的可視化業務應用，實現對污染源視頻監控數據的接入，實現對各類環境要素的匯聚分析，滿足用戶監測、預警、應急、執法等生態環境管理需求。

4 污染源視頻監控系統建設內容探討

視頻監控系統建設內容分為標準體系建設、監控點視頻設備安裝和聯網以及視頻監控綜合管理平臺三部分。

4.1 視頻監控標準建設

標準是用于指導前端系統、通信網絡、監控系統開發的規范，通過制定和貫徹執行技術指南，可以從技術上、組織管理上支撐項目的合理建設和有序推進，降低系統的建設成本和實施風險，保障項目建設及應用集成的實施質量和效率，為后續應用推廣奠定基礎。污染源視頻監控技術標準應以國家或地方規范的方式制定，內容應統一地區污染源視頻監控站房系統的級聯方式、網絡傳輸、點位部署、監視要點、圖像采集、傳輸顯示、存儲和應用技術等要求，適用于所管轄區域內所有污染源自動監控現場端視頻監控系統的建設。

4.2 前端設備安裝及聯網

現場端監控部署網絡攝像機和網絡視頻錄像機等設備，由網絡視頻錄像機負責現場視頻錄像、存儲及上傳。前端24 小時不間斷錄像存儲，存儲時間須達一年以上。在各監控中心可以遠程調取預覽及回放各監控點監控視頻。各污染源企業根據現場條件選擇攝像機的安裝方式，應采取防止攝像機在不利工況下抖動的措施，確保牢固穩定；前端視頻服務器、交換機、電源等設備統一裝入標準機柜；所有設備應獨立供電，有條件的企業可采用雙路供電；布線、供電和接地應符合相關技術規定。具體應參照視頻監控安裝聯網的技術規范，且所安裝的監控設備應符合視頻監控標準要求。

4.3 視頻監控綜合管理平臺

視頻監控管理平臺部署在監控中心，其包括調閱數據和遠程控制、監控聯動、視頻監控管理、智能分析研判四大功能。

4.3.1 調閱數據和遠程控制

對污染源自動監控系統站房進行實時視頻監控[5]，監控中心人員可利用平臺端軟件通過遠程控制等操作，實時調閱現場監控圖像。如果發現現場人員對自動監測設備進行操作，可進一步對視頻監控畫面進行鎖定并放大，來判斷是否屬于人為修改參數行為，并對可疑情形在系統中留下警告記錄，以便通過聯動污染源自動監控系統進行異常確認。

4.3.2 監控聯動

門禁攝像頭具備絆線入侵檢測功能。當有人跨越警戒線時觸發報警，聯動攝像機進行抓圖并報警上傳。當門禁攝像頭上傳報警信息時，聯動儀表監控攝像頭啟動，通過對焦距及鏡頭角度進行調節實現對儀表盤數據的監控拍攝。當人員離開警戒線(站房)時，再次對儀表盤數據進行監控拍攝，通過比較前后兩次的拍攝數據，判斷相關人員是否進行了違規操作。

系統可自動接收污染源自動監控系統或工況監控系統的異常數據信號，并提供報警信號給前端網絡硬盤錄像機，觸發現場聯動錄像存儲或抓圖。

(1)視頻取證

自動啟動人員操作攝像機拍攝的視頻錄像，將取證信息上傳至監控中心并進行存儲，以固定證據。

(2)拍照取證

自動啟動儀表機柜監控攝像頭拍攝監控照片，將取證信息上傳至監控中心并進行存儲，以固定證據。

4.3.3 視頻監控管理

監控中心可以預覽及回放污染源企業監控視頻，可以對現場存儲的監控錄像進行點播回放，可以按照監控點、時間等信息進行錄像文件檢索，回放時可以指定時間點并進行拖拉、慢放、快放等操作。回放時可以進行抓圖、手動抓圖和圖片回放。

4.3.4 智能分析研判

對接污染源在線監測、用電、工況等數據并將其用于視頻與相關數據的疊加展示及異常聯動報警[6]。通過預警態勢聯動和關聯性數據分析，利用AI 等技術進行智能分析，一方面結合在線監測數據中所涉及的超標、疑似數據異常、疑似治污設施運行不正常、產能與常規不符等異常狀態，自動開展視頻監控的偵查分析，集中記錄相關時段的視頻監控數據(如人員進出站房記錄、進出次數和相關時段視頻信息等)，作為在線監測數據的補充，方便管理人員調取證據；另一方面結合視頻智能分析的特性，通過人臉識別、視頻偵測記錄和行為狀態分析，采集全省每家企業的視頻數據并加以匯集，對海量的數據進行分析判別，形成異常狀態模型，一旦觸發異常狀態條件，主動記錄偵測異常的數據并觸發報警，抓住弄虛作假等違法違規事實。

5 結束語

污染源自動監控系統已基本實現自動監測分析、無線傳輸、遠程控制和實時報警等功能，但是仍面臨污染源自動監控技術應用不充分、智能視頻監控應用未普及等問題。基于此，本文研究探討視頻監控在污染源自動監控中的建設思路和建設內容，將污染源在線監測與視頻監控兩種手段有效融合，從而形成綜合性的污染源環保物聯網感知智能大數據分析綜合平臺。研究表明，借助于日趨完善和成熟的視頻監控技術，采用智能視頻監控等先進技術手段，將視頻監控和數據分析應用于污染源自動監控系統中，能夠全面提升污染源自動監控管理水平，推進精準治污，為深入打好污染防治攻堅戰提供有力的技術支撐。總之視頻監控在污染源自動監控系統中的廣泛應用能夠有效地提高環境監管水平和效率。