環(huán)保視頻監(jiān)控系統(tǒng)分析

■張建雄

近幾年，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展、工業(yè)化進程和城市化進程的加快，“中國制造”走向了全球，但是“迅猛發(fā)展”的同時，也帶來了對環(huán)境破壞的日益嚴重，污水、廢氣、噪聲、光污染、惡臭、固體廢物、化學品殘留物等造成的重大污染事件也越來越多。如何在保持經(jīng)濟高速發(fā)展的同時，從源頭減少污染物和氣體排放，積極推動循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展，保護好人類生活環(huán)境已是一個全球性的問題。

環(huán)境保護、環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)在已成為保護生態(tài)環(huán)境、合理利用環(huán)境資源、發(fā)展低碳經(jīng)濟、減少污染物排放，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要工作，各級政府部門已日益重視對環(huán)境的保護。環(huán)保局是代表政府依法行政、強化環(huán)境監(jiān)管的主管部門，其行施著對污染源監(jiān)察，建立污染源檔案和信息數(shù)據(jù)庫，為政府科學編制各類規(guī)劃、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構、制定環(huán)保和經(jīng)濟社會協(xié)調發(fā)展政策提供重要依據(jù)。根據(jù)污染源分布零散、對污染情況無法實時掌握導致監(jiān)督不到位、環(huán)境安全隱患無法及時發(fā)現(xiàn)等特點，為確保目標責任能夠有效落實，從而迫切需要建設一套能對各分散污染點的音視頻、環(huán)境及監(jiān)測設備運行參數(shù)進行集中24小時實時遠距離監(jiān)控的聯(lián)網(wǎng)環(huán)境視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

系統(tǒng)概述

改革開放以來，中國城市政府通過改善能源結構，提高清潔能源使用率，推廣集中供熱，強化工業(yè)結構調整、污染企業(yè)搬遷和污染治理工作，加強機動車尾氣控制和揚塵污染控制等大氣污染防治措施，在城市經(jīng)濟持續(xù)快速增長和城市化進程不斷加快的情況下，部分城市的空氣環(huán)境質量仍然出現(xiàn)了嚴重惡化。

在重點流域、水域和飲用水源污染防治和保護工作，加強城市工業(yè)結構調整、污染企業(yè)搬遷和企業(yè)污水排放治理，加強市區(qū)河道環(huán)境綜合整治，進一步改善水源保護區(qū)水質狀況，確保飲用水源的環(huán)境質量和安全。

環(huán)境監(jiān)測中心為了更好的了解監(jiān)控工廠的排污和水排放量，實時的監(jiān)控、了解工廠的排污管道，環(huán)境視頻監(jiān)控運應而生。環(huán)境保護數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)充分考慮環(huán)保局目前的網(wǎng)絡環(huán)境，采用基于IP網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在環(huán)保總局設立監(jiān)控中心和存儲數(shù)據(jù)中心，并實現(xiàn)電視墻顯示功能，將前端攝像機通過IP網(wǎng)絡傳送到環(huán)保局監(jiān)控中心，再通過視頻解碼器將數(shù)字信號轉換成模擬信號顯示上傳到電視墻，并且通過網(wǎng)絡數(shù)字集中監(jiān)控管理軟件中的強大數(shù)字矩陣功能將前端每路的視頻圖像在電視墻上切換顯示，或聯(lián)動事件后自動切換當路圖像在電視墻上，并且能夠對任意一路視頻圖像進行調用、放大、抓拍、錄像、電子地圖調用等各分控點的視頻信號經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)直接與機房的主控機服務器連接，通過IP網(wǎng)絡將音視頻數(shù)據(jù)傳送至各級管理控制點。利用無線網(wǎng)絡進行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C終端上，并讓領導出差時隨時通過互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)看并控制前端區(qū)域，監(jiān)督污染源頭的實際動作，實現(xiàn)語音雙控，視頻隨時隨地實時監(jiān)控，掌握重點區(qū)域的實時情況。對檢測區(qū)域進行全面考察，對重點地區(qū)實施嚴密實時監(jiān)控，對檢測現(xiàn)場實現(xiàn)及時的工作指導，對輻射事故應急、反核恐怖、輻射污染防治執(zhí)法監(jiān)督等輻射環(huán)境管理提供及時，穩(wěn)定行的保障。提升環(huán)保局的整體工作效率，真正做到高效率，有效控制，及時取證，威懾打擊，安全疏導等系統(tǒng)主體功能，在實際有效地同時，為環(huán)保局減輕工作強度。

系統(tǒng)組成

環(huán)保視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端監(jiān)控點、傳輸網(wǎng)絡、監(jiān)控中心、系統(tǒng)平臺等幾部分組成。

前端監(jiān)控點

前端監(jiān)控點的設備主要由一體化晝夜監(jiān)控攝像機、視頻編碼器等組成。監(jiān)控前端擔負著系統(tǒng)的視頻信號采集和控制命令的執(zhí)行部分，是整個系統(tǒng)重要組成部分之一，主要完成圖像的采集，編碼和傳輸，攝像機的控制和輔助報警的輸入/輸出工作。

傳輸網(wǎng)絡

系統(tǒng)支持多種傳輸方式：光纖有線傳輸、數(shù)字微波傳輸、純IP監(jiān)控專網(wǎng)、IP和模擬結合傳輸、E1傳輸、無線傳輸?shù)取?/p>

監(jiān)控中心

在監(jiān)控中心完成視頻音頻信號的解碼及輸出顯示，這部分主要包括電視墻服務器、客戶端、網(wǎng)絡交換機設備等。這些設備共同完成圖像瀏覽、切換、存儲、檢索、回放、控制、告警處理及語音對講等。

系統(tǒng)拓撲圖如下，見圖1。

系統(tǒng)特點

針對環(huán)保監(jiān)控的實際需求，結合先進的技術及應用，在環(huán)境保護視頻監(jiān)控中突破傳統(tǒng)的短距離、白天監(jiān)控的瓶頸，實現(xiàn)了遠距離監(jiān)控、透霧監(jiān)控、遠紅外熱成像與激光夜視監(jiān)控，實現(xiàn)了24小時不間斷監(jiān)控的需求，形成了一套高度集成化、智能化的環(huán)境保護遠距離晝夜監(jiān)控系統(tǒng)，并根據(jù)具體需求，可以針對排煙監(jiān)控、入海口監(jiān)控、清廢監(jiān)控等實現(xiàn)智能化預警功能，在重要環(huán)保區(qū)域實現(xiàn)動態(tài)視覺分析，進行重點監(jiān)控布防，通過視頻畫面顏色、狀態(tài)、溫度感應等，探測市場區(qū)域內的狀態(tài)，出現(xiàn)異常情況系統(tǒng)自動檢測并發(fā)出報警信息，是一套集高清智能化分析及告警、可視化指揮調度為一體的綜合型應用系統(tǒng)。領先的應用架構系統(tǒng)充分整合了IP網(wǎng)絡、視頻、存儲、信令等領域的技術，采用開放的架構，標準的技術實現(xiàn)。采用領先的數(shù)字化、網(wǎng)絡化及智能化聯(lián)網(wǎng)架構，靈活的網(wǎng)絡處理技術以及智能的應用整合技術，為用戶提供高效、便捷的遠程監(jiān)控整體解決方案。設備基于嵌入式軟件和工業(yè)級設計結構，集成度高，運行安全可靠，不會受到網(wǎng)絡病毒侵擾。

圖1：系統(tǒng)拓撲圖

通過環(huán)境保護動態(tài)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)視音頻及報警信息的采集、傳輸/轉換、顯示/存儲，進行權限管理，保證信息的安全、可視化的環(huán)保事件的應急預案管理和調度等多項功能。通過攝像系統(tǒng)對污染事件頻發(fā)的區(qū)域進行連續(xù)監(jiān)視，通過控制中心和分控中心遙控的方式調整監(jiān)視區(qū)域和染污源監(jiān)控點，環(huán)保部門足不出戶即能實時了解情況并進行監(jiān)督，一旦發(fā)生污染事件，可查閱現(xiàn)場錄像記錄，并與環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)疊加同步顯示，為調查和處理提供方便，把現(xiàn)場監(jiān)控模式由傳統(tǒng)的單一型、粗放型向綜合型、智能化、集約型轉變，提高了環(huán)境管理的效率。

系統(tǒng)功能

系統(tǒng)在建設環(huán)節(jié)要遵循的組網(wǎng)簡單、擴容方便、標準開放、功能全面的功能特點，盡可能的減少施工的難度，實現(xiàn)多點、遠程、實時、集中監(jiān)控系統(tǒng)的多項要求，而且保證前端設備的工作狀態(tài)，監(jiān)控中心的穩(wěn)定運行，遠程監(jiān)控點及時監(jiān)察，良好而簡易的軟件操作性能，多畫面智能切換輪巡遠程云鏡隨意控制。并且配置智能感應技術，圖像移動報警，報警控制聯(lián)動。多種預警形式，實時、定時、報警觸發(fā)、隨時啟停等多種錄像方式。而且系統(tǒng)特有的遠程錄像資料檢索功能讓用戶在異地也可以方便地檢索回放監(jiān)控中心的錄像資料。多路錄像，多點監(jiān)看，真正實現(xiàn)了環(huán)保局多點式統(tǒng)一監(jiān)控管理，對空氣污染，飲用水源保護區(qū)、工業(yè)廢水、船舶排污、河涌、重點工業(yè)企業(yè)檢查、飲食服務業(yè)污染、違法排污行為等多項專項重點管理區(qū)域起到了非常高的威懾作用

環(huán)境監(jiān)控的高清化及智能化

監(jiān)控系統(tǒng)的高清化及智能化（智能識別、智能分析等）應用已經(jīng)成為目前環(huán)境監(jiān)控的發(fā)展趨勢。高清技術與IP技術結合，將為用戶提供前所未有的數(shù)據(jù)傳輸量和畫質體驗。通過高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，用戶將能夠分辨出最細微的圖片細節(jié)和現(xiàn)場的真實情況，適用于更多環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)中污水、大氣、粉塵現(xiàn)場監(jiān)控的實際需要。高清視頻監(jiān)控將為環(huán)境監(jiān)控來來更強的易用性、清晰度，以及更多復雜環(huán)境的監(jiān)控應用。

遠距離監(jiān)控和夜視能力

隨著監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，遠距離透霧監(jiān)控性能、高效夜視監(jiān)控性能已經(jīng)成為視頻監(jiān)控領域新的性能，成為傳統(tǒng)監(jiān)控的一個突破和新型的補充，在傳統(tǒng)短距監(jiān)控的基礎上融入遠距離晝夜監(jiān)控攝像機，形成一個立體化的監(jiān)控網(wǎng)絡，已經(jīng)成為新的需求，如平安城市領域建設高空瞭望攝像機，利用該攝像機的“千里眼”性能，監(jiān)控幾公里到十幾公里內的城市動態(tài)。同樣該類型攝像機用于環(huán)境保護，提高了環(huán)保監(jiān)控的力度，特別是正對城市大氣化境監(jiān)控、入?？诒O(jiān)控、內河航道監(jiān)控等起到重要的作用。

監(jiān)控系統(tǒng)的高清化應用

智能分析系統(tǒng)則通過對視頻、音頻以及數(shù)據(jù)的獲取和分析，判別環(huán)境狀況是否正常，如出現(xiàn)污染物超標等異常情況，則會自動進行報警，提示環(huán)境監(jiān)測和管理部門注意并及時進行處理，遏制重大污染事件的發(fā)生。

從系統(tǒng)應用領域來說，主要是兩個環(huán)節(jié)的監(jiān)控：

重點污染源視頻監(jiān)控系統(tǒng)

在工廠的排污管道口安裝晝夜監(jiān)控攝像機，利用視頻服務器連接上攝像機，并將前端站點采集來的視頻通過網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控人員實時觀看前端視頻。

環(huán)境保護高空瞭望

在環(huán)境監(jiān)測的中心區(qū)域或主要地點安裝高空瞭望攝像機，視頻服務器連接上攝像機，利用攝像機的“登高望遠、一攬全局”特點，對整個區(qū)域實現(xiàn)全覆蓋晝夜監(jiān)控。攝像機采用高倍變焦的鏡頭，光學變焦有效距離能清楚看到幾公里之外的場景，配合遠紅外熱成像系統(tǒng)，適合對區(qū)域大面積夜視探測監(jiān)控，輔助激光照明系統(tǒng)，對區(qū)域內目標實現(xiàn)夜晚取證監(jiān)控。整個高空瞭望攝像機系統(tǒng)實現(xiàn)了24小時動態(tài)監(jiān)控的需求，將前端視頻圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，值班人員在監(jiān)控中心，對整個轄區(qū)內進行全面監(jiān)控。

系統(tǒng)規(guī)劃

環(huán)境保護視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以省廳為單位組建。通過統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)，將全省各監(jiān)測點的信息全部接入到省廳環(huán)境監(jiān)測平臺進行統(tǒng)一管理和調度。平臺為相關環(huán)保部門提供各自區(qū)域內環(huán)境監(jiān)測點監(jiān)管功能，同時為各受控單位提供自身環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測功能。

1）環(huán)境數(shù)據(jù)分析

環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)主要有大氣監(jiān)測和水污染監(jiān)測。在大氣監(jiān)測中，主要指標為二氧化硫和化學需氧量排放量；水污染監(jiān)測主要監(jiān)測COD（含氮量）值、流量、PH值進行采樣。

各數(shù)據(jù)監(jiān)測需要專業(yè)的數(shù)據(jù)采集設備（如污水集設備主要有明渠流量計及在線化學需氧量分析儀），采集的數(shù)據(jù)上傳到平臺進行統(tǒng)計和分析并繪出曲線圖，同時提供歷史數(shù)據(jù)的定制查詢、生成報表等功能。

2）排污點視頻監(jiān)控

通過在排污點部署晝夜監(jiān)控攝像機，把監(jiān)測點的圖像信息實時采集并上傳到監(jiān)控中心進行實時監(jiān)控?？勺尛h(huán)境監(jiān)管部門清晰的了解現(xiàn)場煙塵、水體顏色、水面漂浮物、水生物死亡情況、排污管道情況等信息，同時能夠有效避免受控單位對破壞數(shù)據(jù)采集設備的傳感器進行偷排等行為。

3）環(huán)境數(shù)據(jù)與圖像關聯(lián)

數(shù)據(jù)采集器采集到的數(shù)據(jù)疊加到監(jiān)測圖像上，可以很方便地看到監(jiān)測點圖像和數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與圖像關聯(lián)。看數(shù)據(jù)的時候能夠看到圖像，看圖像的時候也能夠看到數(shù)據(jù)，在后期可以通過數(shù)據(jù)調看錄像。通過視頻和數(shù)據(jù)的結合，可以有效的防止偷排和虛假數(shù)據(jù)的問題。

4）錄像功能

對監(jiān)測點的圖像信息進行錄像，為環(huán)境整治提供依據(jù)。錄像方式可以靈活設置，如白天不錄晚上錄，監(jiān)測夜晚偷排情況；告警錄像，采集的數(shù)據(jù)達到規(guī)定數(shù)值時，觸發(fā)錄像，對違法違規(guī)情況進行記錄。

5）聯(lián)動告警

當排放參數(shù)超標時，系統(tǒng)產(chǎn)生報警，有多種聯(lián)動的方式（如：圖像切換到電視墻、告警讀秒、發(fā)送短信、外接告警設備告警等），同時留下歷史記錄，方便管理人員了解一段時間內都有哪些企業(yè)的哪些項參數(shù)超標。

6）受控單位數(shù)據(jù)管理

對企業(yè)信息及監(jiān)控監(jiān)測設備進行統(tǒng)一管理。企業(yè)地點、排污點有哪些、負責人、有哪些采集設備、設備型號、隸屬的單位、工作狀態(tài)等都可以通過環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理。

7）WEB瀏覽

支持WEB瀏覽，可在任何地點方便地查看數(shù)據(jù)分析及監(jiān)控圖像。排污企業(yè)的整個生產(chǎn)過程及污染物處理過程都可以通過網(wǎng)絡視頻的方式對外公開，供市民進行了解和監(jiān)督，使整個系統(tǒng)成為一個透明的工程，讓社會和民眾監(jiān)督并了解環(huán)境現(xiàn)狀，有利于環(huán)境保護工作的有效實施。

8）GIS地圖聯(lián)動顯示

系統(tǒng)支持電子地圖功能，可把全部監(jiān)控點位分布制成靜態(tài)圖片或MAP INFO格式的矢量圖，在地圖上標示污染源監(jiān)控點，當有告警發(fā)生時，系統(tǒng)可自動顯示告警位置，在地圖上點選該告警監(jiān)控點，可查看現(xiàn)場監(jiān)控圖像，管理非常方便、直觀。

9）可視指揮調度

基于高清監(jiān)控管理平臺的開放性，可與視頻會議系統(tǒng)實現(xiàn)無縫融合，打造可視化視頻指揮調度系統(tǒng)。如有環(huán)保系統(tǒng)的突發(fā)事件，相關部門可進行多方圖像及數(shù)據(jù)調度，以及多方會談研究，及時解決問題。同時，環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)為各環(huán)保部門建立多種不同的應急預案，如廢水排放、大氣污染排放等應急預案，出現(xiàn)不同的突發(fā)事件，可啟動不同的預案進行應急指揮。

結束語

環(huán)境保護視頻監(jiān)控系統(tǒng)是綜合系統(tǒng)工程，實現(xiàn)了視頻、語音、控制、偵測、對講等多種通信功能，憑借該系統(tǒng)的實施和運用，環(huán)保局對于屢禁不止的環(huán)境污染，環(huán)境破壞黑點，起到了相當?shù)念A防和震懾作用，打造了一個全新的數(shù)字化環(huán)境智能監(jiān)察管理平臺，為我國的環(huán)境保護數(shù)字化、智能化發(fā)展服務。