IP高清攝像機在水利樞紐視頻監(jiān)控中的應用

摘 要：隨著水利樞紐信息化建設不斷深入，水利信息化資源不斷整合共享，大中型樞紐電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)項目也在持續(xù)建設實施或升級改造，高清視頻、聯(lián)網監(jiān)控和追蹤監(jiān)測為該系統(tǒng)的主要訴求，IP高清攝像機被廣泛使用。信息數(shù)據(jù)的采集、輸送、存儲、處理和服務的數(shù)字化、智能化，極大提升了水管信息工作的效率和效能。文章簡單介紹了IP高清攝像機，分析在水利樞紐視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢，并結合當前監(jiān)控系統(tǒng)升級改造的實例，指出IP高清攝像機在推進樞紐集中實時監(jiān)控中起到積極的應用，并對視頻監(jiān)控系統(tǒng)高清信息采集的實現(xiàn)作深入的探討。

關鍵詞：視頻監(jiān)控；IP高清攝像機；互聯(lián)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是水管企事業(yè)單位實時監(jiān)控的重要手段，直接體現(xiàn)利用信息化監(jiān)控處理事務的水平；近年來隨著信息技術的發(fā)展和實際應用的深入以及海岸、流域、河流、水庫等廣泛的監(jiān)控范疇導致監(jiān)控的困難度增加，實時高清視頻監(jiān)控成為重要的水情水資源監(jiān)控入口，IP高清攝像機為提升視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實際綜合利用水平奠定了良好的基礎。

1 IP高清攝像機介紹

IP高清攝像機顧名思義就是網絡高清攝像機，是基于網絡傳輸?shù)臄?shù)字化設備，主流上為HD1080P的攝像機，集成了視頻壓縮和網絡傳輸處理模塊（DVS），內置了數(shù)字化壓縮控制器和基于WEB的操作系統(tǒng)（包括Web服務器、FTP服務器等），視頻信號壓縮編碼加密后，以數(shù)字信號方式通過網絡（局域網、Internet或無線網絡）進行傳輸；基于網絡互連，用戶可通過云臺系統(tǒng)進行遠程配置、操控、訪問，進行全方位地監(jiān)控。

2 IP高清攝像機傳輸?shù)膬?yōu)勢

按傳輸信號的不同，攝像機分為模擬攝像機和數(shù)字高清攝像機，前者傳輸?shù)氖悄M信號，前端至視頻服務器線纜通常采用BNC傳輸，受到以下限制：（1）其傳輸距離有一定限制，且長距離傳輸容易受到干擾；（2）BNC線纜接頭插拔容易松動，造成阻抗較大導致畫質較差。（3）采取PAL制式進行掃描，得到最高分辨率約40萬，無法獲得百萬像素的清晰高畫面。高清智能攝像機的數(shù)字信號通常使用光纖或網絡傳輸，穩(wěn)定不易受到干擾，具有明顯的高清晰度優(yōu)勢。

高清網絡攝像機初始配置網絡接入后，通過網絡接入至平臺，用戶使用B/S或C/s方式，能直接控制前端云臺實現(xiàn)實時畫面監(jiān)控操作，并對DVR或存儲陣列錄像數(shù)據(jù)查看和調用。實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的便捷、高效管理。

3 IP高清攝像機在水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢

3.1 清晰度更高

高清網絡攝像機采用的是百萬像素CMOS感光器轉換成數(shù)字信號，由DSP進行圖像處理與壓縮輸出，避免了模擬攝像球隔行掃描可能導致的失真和模糊現(xiàn)象，達到1080P的高清畫面，極大提升了水位標尺、水面浮物、滑坡體、電站監(jiān)控、樞紐安防等信息的有效識別、確認。

3.2 監(jiān)控視野更廣

對于同等畫面清晰度的需求，IP高清攝像機支持多倍自動數(shù)字變焦和廣視覺，支持自動光圈、自動白平衡、夜視和背光補償，保證了畫質的同時擴大監(jiān)控視野范圍。在達到同樣的效果的條件下較模擬攝像機減少了監(jiān)控點數(shù)量。

3.3 便捷的維護

模擬攝像機采用BNC同軸線纜傳輸，容易受到弱電和雷電的干擾，接頭容易松動，特別在懸掛較高的監(jiān)控點不便于維護。而IP高清攝像機配置簡單，光纖網絡傳輸穩(wěn)定，因具有多倍焦距和廣視角，采用鏡片較小，且為耐磨鏡片，相對模擬攝像機易清洗且不易刮花。因此采用IP攝像球養(yǎng)護省時、省力，節(jié)約費用。模擬攝像機的視頻數(shù)據(jù)一般存儲在前端本地DVR硬盤錄像機中，實時查看時需從DVR調用前端錄像數(shù)據(jù)，特別是水利行業(yè)具有監(jiān)控范圍較大、監(jiān)控點分布廣等特點。中間環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題排查復雜。而網絡攝像機拓撲相對簡單，支持離線檢測、IP地址沖突、存儲器滿或錯、非法訪問異常檢測、并聯(lián)動報警等功能，維護便捷。

3.4 監(jiān)控點擴容簡單

模擬攝像機一般采用BNC同軸線纜傳輸模擬視頻信號，經過DVR硬盤錄像機后與平臺相連；當模擬監(jiān)控系統(tǒng)需要增加前端攝像機設備時，如果監(jiān)控點分布較遠，必須增加前端DVR存儲設備，工作量和費用都要增加，配置靈活性較差。高清網絡攝像球內置數(shù)字壓縮編碼器和基于Web的操作系統(tǒng)，視頻數(shù)據(jù)經壓縮后，通過傳輸網絡送入監(jiān)控分中心網絡視頻存儲設備，高清網絡監(jiān)控系統(tǒng)只需對新增攝像機分配一個新IP地址，就能實現(xiàn)監(jiān)控平臺對接，網絡拓撲和布線簡單，新增接入方便，即可實現(xiàn)高清畫面一體化監(jiān)控、擴容和管理。

3.5 出色的Smart動態(tài)功能

IP高清攝像機擁有出色的動態(tài)功能和語音集成，支持多項Smart功能的集成，輕松實現(xiàn)前端跟蹤、偵測、錄像、編碼、報警等信息的采集、處理和維護，能較好實現(xiàn)對水情水資源和水生態(tài)的動態(tài)監(jiān)控。

4 IP高清攝像機應用實例

廣東省樂昌峽視頻監(jiān)控區(qū)域包括大壩周邊和武江上游湖南境內流域，具有監(jiān)控范圍廣、環(huán)境復雜、重點突出、級聯(lián)互通等特點。系統(tǒng)于2016年3月進行升級改造。在系統(tǒng)原有基礎上升級監(jiān)控平臺、對原有模擬攝像頭高清網絡化，同時對湖南境內的12個無線監(jiān)控點采用3G/4G移動互聯(lián)網+VPN撥號模式（VPN服務器支持IPSEC協(xié)議）接入，并支持軟件集成的開放式API和有效穿透私網模式的E家協(xié)議，實現(xiàn)全流域高清智能一體化監(jiān)控。

4.1 視頻監(jiān)控傳輸方案

樞紐高清攝像機通光纖連至中心交換機后與監(jiān)控平臺、存儲陣列連接；湖南境內監(jiān)控點采用內置3G/4G移動互聯(lián)網傳輸模塊，通過VPN撥號方式互連至內網。

4.2 視頻存儲、控制方案

系統(tǒng)將統(tǒng)一采用視頻集中式存儲陣列，即所有高清攝像機錄像數(shù)據(jù)存儲在存儲陣列中，通過系統(tǒng)監(jiān)控平臺，實現(xiàn)所有監(jiān)控點視頻圖像的實時調用和錄像調用。

4.3 集中式監(jiān)控方案

樞紐有統(tǒng)一的監(jiān)控中心，通過解碼器解碼視頻信號，投影在8塊大屏幕電視墻顯示系統(tǒng)中，來滿足現(xiàn)有高清視頻顯示的需求。因此增加高清解碼器，實現(xiàn)高清視頻監(jiān)控的顯示。

4.4 IP高清改造后的成效

樂昌峽視頻監(jiān)控升級改造項目于2016年6月完工驗收，調試后系統(tǒng)平臺穩(wěn)定正常，實現(xiàn)了樞紐視頻監(jiān)控的高清化、智能化、網絡化，極大提升了該樞紐信息化的管理水平，具體優(yōu)點和成效如下：（1）系統(tǒng)從前端監(jiān)控點采集到后端存儲陣列和現(xiàn)實矩陣，均采用高清智能設備和技術，得到較好的百萬級高清晰畫面，為流域水資源監(jiān)測、防洪水位實時監(jiān)測、滑坡體監(jiān)測、電站監(jiān)控、樞紐安防等提供實時有效的視頻信息支撐。（2）通過在集中式存儲陣列原有基礎上新增存儲硬盤，由IPSAN掛在到視頻控制服務器上，實現(xiàn)對高清攝像機進行存儲分發(fā)，上級擴容簡單便捷。（3）設專人對系統(tǒng)進行統(tǒng)一維護管理，監(jiān)控中心在監(jiān)控過程中發(fā)現(xiàn)問題，報送處理人處理，實現(xiàn)系統(tǒng)的快速恢復。使用和維護權責明確，快速有效，充分發(fā)揮了樞紐水管單位的職能。

5 結束語

高清智能視頻監(jiān)控在水利行業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展中有著不可代替的地位，特別在水利三防視頻監(jiān)控系統(tǒng)實際使用后，實現(xiàn)全流域防汛一體化監(jiān)控。在今后行業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺建設要充分挖掘和利用其優(yōu)勢，為水利樞紐視頻監(jiān)控信息化水平提供更為有效的信息支撐。

參考文獻

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