彰武水庫自動化監測研究

孟振軍

（安陽市彰武南海水庫工程管理局，河南 安陽 455000）

1 水庫概況

彰武水庫位于安陽市西20 km處的北彰武村，屬安陽河上游。始建于1958 年，1964 年初具規模，控制流域面積970 km2（南海水庫至彰武水庫區間120 km2）。經1992-1994 年的除險加固后，工程已達到國家規定的中型水庫千年一遇防洪標準。彰武水庫大壩為均質土壩，總長1 360 m（其中副壩630 m），最大壩高28.10 m。溢洪道最大泄量4 950 m3/s，輸水洞最大泄量72.50 m3/s。

2 彰武水庫自動化監測系統設計原則

2.1 安全性和可靠性原則

優先考慮工程和系統運行的安全性和可靠性。系統在設備發生故障時能及時報警，避免發生事故，局部故障不造成錯誤輸出。現地監控站設計必要的冗余配置，信息采集及控制輸出，考慮多重軟件硬件閉鎖。

2.2 實用性原則

充分考慮用戶的使用頻度和應用程度，設置系統控制流程、合理設計存儲和服務體系。

2.3 開放性和可擴展性原則

系統中的多種監測、監視信息也是防洪調度和工程管理的重要信息，系統設計要充分考慮以后信息采集點的增加，考慮擴充單元、外圍設備和系統通信的接口等。

3 彰武水庫自動化監測系統設計應用分析

3.1 系統組成

彰武水庫視頻監視系統主要有兩部分組成。一是現地監視系統，該系統組成如圖1 所示，主要負責監控水庫工程現場信息；二是視頻服務系統，主要負責進行視頻信息接收、處理、存儲等。

3.2 系統功能

3.2.1 視頻監控功能

系統視頻監控設備能夠與原本的監視設備進行配合，從而進一步擴展監控范圍，強化對各種人為事故監控。不僅如此，還能夠對水庫現有的設備運行情況進行有效監控，比如：啟閉機等設備。在監控信息傳輸方面，主要依賴于網絡通道，采用IP單播、組播等方式，完成監控信息的傳輸，最終這些信息都會被監控中心所接收，并實現“一對多（一個遠程終端，對接多個現地站端監控視頻處理單元）”與“多對一”（多個遠程終端，對接一個現地站端監控視頻處理單元）監控功能。

3.2.2 報警功能

在監控系統實際運行的過程中，如果發現了異常情況，會自動觸發報警功能。此時，現地站視頻處理單元會自動進行錄像，保存并傳輸異常情況視頻信息。不僅如此，還能夠結合異常情況發生的位置，自動在地理圖進行定位，并報警提示具體的位置信息情況。在報警功能正常啟動的過程中，還會與其他一些設備進行聯動，比如：現場照明設備、警笛等，從而讓報警信息及時被人發現。相應的聯動設備在自動啟動后，并不會長時間持續運轉，而是會根據提前設置好的時間，在啟動時間達到設置時間要求后，自動關閉；并且報警功能本身還能夠識別是白天時段還是夜晚時段，如果是前者，當報警功能觸發時，則不會聯動打開照明設備。如果在現地站內，同時多個地點都觸發了報警功能，系統會自動分析報警級別，然后按照先高后低的順序，完成現場監控視頻信息的存儲、傳輸與處理。一般情況下，報警信息還會與錄像數據相結合，因此可以通過對報警信息檢索，找到對應報警信息的視頻錄像。

3.2.3 控制功能

系統針對監控攝像機，還有著非常強大控制功能。相關監控人員可以結合實際需求，靈活對監控攝像機進行控制，比如：可以控制監控攝像機的視角、方位、焦距等，滿足視頻監控需求。同時針對云臺，也可以直接進行預置與監控操作。與此同時，在具體控制相應的雨刷、云臺等設備時，系統還具備定時保護功能，從而在設備啟動運行后，為了避免因為人為遺忘，導致設備忘關閉而一直運行，系統會自動設定相關啟動時間。在超出這一時間限制后，如果依然沒有操作人員進行關閉，設備會自動停止運行。

3.2.4 錄像管理功能

針對監控區域的錄像，系統會自動保存相關的錄像信息。一般結合異常情況發生時間點，系統會在該時間點前后10 min自動保存相應監控錄像信息。這些信息最長可存儲7 d，不會被自動覆蓋。錄像存儲選擇本地存儲策略，錄像圖像分辨率一般采用CIF 格式（352 288），對特殊對象及場景可按D1 格式（或4CIF，704 576）錄像。以CIF 格式錄像數據量大約120 M字節/h。前端站假設有N路圖像，要存儲Y d，每天連續24 h 錄像，如果按CIF 格式錄像需要的存儲空間為：/ :24 120/1 024 GB。例如典型現地站有4 路圖像，要連續24 h以CIF 格式錄像7 d，需要的存儲容量為：4 7 24 120/1 024=78.75 G。考慮碼流的不均勻與經濟效應，可選用160 G 或250 G硬盤。

3.2.5 視頻服務系統功能

3.2.5.1 針對視頻客戶端

①視頻監控功能，比如：實時視頻播放、點播回放等。②系統管理功能，常用的功能有設備管理、用戶管理等功能。③報警臺功能，常見的功能有實時報警信息顯示、報警時抓拍等功能。

3.2.5.2 針對視頻管理端

①呼叫控制功能:主要負責進行呼叫控制，同時還會通過網絡，完成控制信令的傳輸。②視頻監控功能:主要負責對用戶與設備進行管理，并結合實際，完成各種控制功能等。③報警策略管理功能：系統會結合實際需求，科學合理設置報警轉發策略，將指定報警發送給指定的客戶端。

3.2.5.3 針對數據管理服務端

①存儲設備的統一管理，比如:IPSAN、ECR 編碼器等內部的存儲資源。②資源的動態存儲分布，實現視頻數據按計劃存儲與科學合理分配。③支持客戶端快速精確地檢索視頻數據。

3.3 系統維護與管理

3.3.1 用戶管理和維護

針對所有用戶信息，統一存儲至專門的數據庫之中。管理員可以通過操作數據庫，完成對不同用戶信息的維護。系統本身還能夠實現用戶分組功能。

3.3.2 系統的管理和維護

設置監控站點，可進行分組管理，系統可自動偵測視頻監視設備，支持站點和設備信息的存儲和調用。連接控制、用戶登錄、權限和優先級控制功能模塊可以實時調用站點和設備信息完成相應的操作。系統具有流量控制功能，可以設定圖像碼流傳輸的帶寬，同時圖像顯示的幀率和分辨率可調。系統的遠端設備具有自動恢復功能，視頻監視系統中媒體服務器、管理服務器、各種數據存儲設備至少要滿足基于IP 的遠程登錄維護和GUI可管理性，視頻編解碼終端也可以實現IP遠程維護。

4 總結

彰武水庫自動化監測研究應注重加強信息技術的應用，做好自動化監測系統的設計應用分析，并結合水庫監測需要，做好針對性功能設計，從而有效提高水庫自動化監測水平。