澮河水庫視頻會議系統(tǒng)實施方案研究

張 坡

（山西省禹門口水利工程管理局 山西曲沃 043400）

1 基本情況

澮河水庫屬于黃河流域汾河水系澮河干流上的一座控制性中型水庫，水庫控制流域面積1301 km2。水庫工程具有防洪、灌溉、工業(yè)供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合功能，總庫容9964萬m3。防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水設(shè)計，1000年一遇洪水校核。樞紐工程包括大壩、溢洪道、泄洪洞、灌溉洞四部分。澮河水庫建庫60年來為灌區(qū)工農(nóng)業(yè)供水達14億m3，對促進當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會經(jīng)濟的發(fā)展，減小下游人民群眾的生命財產(chǎn)損失，提供了巨大的支撐。

2 方案背景

山洪災(zāi)害形成的原因是指因山區(qū)和丘陵區(qū)暴雨引發(fā)洪水，洪水沖刷山坡造成泥石流、滑坡等災(zāi)害，對國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民群眾生命和經(jīng)濟安全造成重大損害。2010年以來，受各類極端災(zāi)害性天氣、人類社會活動以及不同地區(qū)特殊的自然條件和地理環(huán)境等多種因素的影響，山丘區(qū)，特別是土質(zhì)山區(qū)洪水、泥石流、滑坡、塌方等自然災(zāi)害時有發(fā)生，造成了十分嚴(yán)重的房屋沖垮、人員傷亡、經(jīng)濟損失和基礎(chǔ)設(shè)施損毀，同時生態(tài)環(huán)境受到的沖擊和破壞也非常嚴(yán)重。山洪引發(fā)的災(zāi)害已成為我國自然災(zāi)害中的主要災(zāi)種，也是我國在防洪減災(zāi)領(lǐng)域研究和防范的重點和難點工作。

為解決上游河道無洪水視頻監(jiān)控問題，實時掌握澮河水庫上游澮河、續(xù)魯河洪水變化情況，同時實時上傳澮河水庫洪水演變信息，為澮河水庫防洪調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)，應(yīng)在充分利用澮河水庫管理分局現(xiàn)有軟硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上，建設(shè)山洪災(zāi)害視頻監(jiān)控和會商系統(tǒng)，修訂和完善防洪搶險方案、加大宣傳防汛防災(zāi)知識，以加強全社會防災(zāi)避險安全意識。

3 方案主要內(nèi)容及設(shè)計目標(biāo)

澮河水庫山洪災(zāi)害視頻會商系統(tǒng)主要內(nèi)容為：1）建設(shè)洪水監(jiān)控系統(tǒng)平臺，河道高清監(jiān)控點4處；2）建設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)平臺設(shè)備設(shè)施及軟件1套。

方案的設(shè)計目標(biāo)是：

1）實現(xiàn)“洪水視頻監(jiān)控系統(tǒng)”實時監(jiān)控，自動采集，遠程傳輸、數(shù)據(jù)處理和入庫保存工作；包括洪水監(jiān)控系統(tǒng)平臺2處共4個點的建設(shè)，組成監(jiān)控入庫洪水的站網(wǎng)系統(tǒng)；整體結(jié)構(gòu)由互聯(lián)網(wǎng)、視頻會商技術(shù)、存儲和處理數(shù)據(jù)庫等組成有效的監(jiān)控會商系統(tǒng)平臺。

2）在水庫觀測站管理區(qū)內(nèi)建立信息收集處理與視頻會議系統(tǒng)平臺，接收處理視頻監(jiān)控平臺信息，通過視頻、電話、傳真發(fā)布相應(yīng)信息。

4 系統(tǒng)總體設(shè)計

澮河水庫山洪災(zāi)害視頻監(jiān)控會商系統(tǒng)作為非工程措施之一，是針對洪水入庫實時監(jiān)控的一種非常有效的技術(shù)手段。該系統(tǒng)通過應(yīng)用入庫洪水實時監(jiān)控技術(shù)，以先進的無線通信技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)、信息技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合傳統(tǒng)的澮河水庫上游水文站雨量水位觀測，實現(xiàn)入庫洪水的監(jiān)測、傳輸、收集、處理，提前發(fā)現(xiàn)、實時監(jiān)控、及時預(yù)警，迅速上報。

本項目主要由新建洪水視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺、會商系統(tǒng)平臺設(shè)備設(shè)施及軟件等部分組成。

4.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

澮河水庫視頻會議系統(tǒng)主要由上游入庫洪水視頻監(jiān)控平臺系統(tǒng)和視頻會議系統(tǒng)平臺設(shè)備設(shè)施及軟件兩部分組成，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

4.2 系統(tǒng)通信體制

系統(tǒng)通信體制為以下特點：

1）入庫洪水視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺的信息通信采用無線網(wǎng)絡(luò)為監(jiān)控信息數(shù)據(jù)通信傳輸方式。

2）四個監(jiān)控數(shù)據(jù)點向一個中心發(fā)送水情視頻監(jiān)控信息。

4.3 系統(tǒng)功能

1）監(jiān)控信息采集：建立洪水視頻監(jiān)控系統(tǒng)，信息由接收發(fā)送設(shè)備傳輸至中心控制機房。

2）信息接收與存儲：將接收的實時水情信息通過建立的信息接收處理機制存入相應(yīng)數(shù)據(jù)庫。

3）全天候水情監(jiān)視：通過水情監(jiān)控機制對入庫洪水信息進行全天侯監(jiān)控。

4）洪水監(jiān)控信息數(shù)據(jù)收集與公布：在對水庫入庫口主河道洪水監(jiān)控現(xiàn)場收集的視頻信息綜合研判和協(xié)商決策的基礎(chǔ)上，形成淹沒和損失預(yù)測，經(jīng)防汛主管部門同意后，通過網(wǎng)絡(luò)、電視、廣播、電話、人員及其它有效方式迅速通知水庫下游淹沒區(qū)的村莊和群眾，按防汛搶險應(yīng)急預(yù)案制定的應(yīng)急防范措施，積極應(yīng)對和避險，最大限度減小人民群眾生命和財產(chǎn)的損失；提供汛情傳遞人員、警示信息傳送和信息反饋的主要作用。

5）入庫洪水信息管理：對水庫上游來洪造成的結(jié)果綜合管控。

6）防汛方案管理：對水庫入庫洪水防汛方案進行管理，提供編輯、查找，咨詢綜合功能。

7）系統(tǒng)信息管理：對各數(shù)據(jù)、系統(tǒng)、權(quán)限等進行維護管理。

4.4 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

液晶拼接屏系統(tǒng)包括液晶拼接屏顯示單元（含圖像拼接處理器）、安裝固定支架、控制軟件及電腦、配線等組成部分。

液晶拼接屏系統(tǒng)在具體應(yīng)用中，根據(jù)不同的需求，還包括要輸入顯示的信號源、中控系統(tǒng)等。

液晶拼接屏系統(tǒng)組成部分主要包括：信號源部分、大屏顯示部分、控制部分共三個部分。

5 系統(tǒng)主要參數(shù)及性能

5.1 液晶拼接顯示單元主要技術(shù)參數(shù)

主要參數(shù)見表2。

6 系統(tǒng)接線圖

液晶拼接屏顯示單元系統(tǒng)接線圖如圖2所示。

補充說明：外加矩陣時，信號可以先輸入矩陣，再輸入拼接器即可。

表2 系統(tǒng)的主要參數(shù)

圖2 液晶拼接屏顯示單元系統(tǒng)接線圖

7 高清視頻會議終端參數(shù)選擇

高清視頻會議系統(tǒng)采用高性能視頻終端設(shè)備，與省防汛指揮部門視頻會議系統(tǒng)完整對接，達到山洪視頻會商系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范要求。視頻輸入（2路輸入）：1路高清視頻輸入（高達1080p60）、1路DVI-I輸入（高達1080P60）——啟用HDMI/VGA。視頻輸出（2路輸出）：1路高清視頻輸出（高達1080P60）——主顯示器、1路 DVI-I輸出（高達 1080P60）啟動 HDMI/VGA——第二顯示器，完全集成高清音頻數(shù)字麥克風(fēng)完全集成高清音頻會議電話90 Hz到22 kHz，高達15 ft采集范圍的高清視管頻、音頻和演示。

8 監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計

8.1 設(shè)計原則

監(jiān)控系統(tǒng)具有可靠的管理功能和節(jié)省資金，減少工程建設(shè)單位投入。具備：安全可靠和穩(wěn)定性原則；合理性與易操作性原則；先進性與實用性原則；完備性與擴展性原則；標(biāo)準(zhǔn)性與模塊化原則；經(jīng)濟性與靈活性原則。

8.2 設(shè)計要求

系統(tǒng)總體設(shè)計構(gòu)成由遠程實地高清監(jiān)控、分布式存儲、分控管理職能四項組成。對現(xiàn)場視頻監(jiān)控所收集的視頻資料進行存儲的同時可對重要視頻文件，如事件視頻、報警錄像等進行上傳、存儲和管理。通過現(xiàn)場監(jiān)控的巡測功能，對組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備實現(xiàn)遠程巡檢，可在初始時間內(nèi)將出現(xiàn)設(shè)備故障事件，向監(jiān)控中心報警。后臺中心服務(wù)器平臺管控技術(shù)可對各個部門、各個層級的功能進行分別控制。預(yù)留接口連接綜合信息管理平臺協(xié)議。報警方案可實現(xiàn)報警系統(tǒng)、移動偵測、智能分析等功能。

8.3 設(shè)計功能

1）全時遠程監(jiān)控

省級防汛和上級主管部門可以使用聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)全時段對對遠程監(jiān)控站點進行控制，并可對監(jiān)視結(jié)果進行分組循環(huán)顯示。

2）遠程錄制監(jiān)控視頻和收集資料

省級防汛和上級主管部門的中心服務(wù)器平臺可實現(xiàn)對澮河水庫的所有現(xiàn)場視頻圖像同步監(jiān)測及錄像，對錄像資料可進行時間檢索和回放。圖像回放時可進行抓拍、放大、縮放、下載及打印。各網(wǎng)點的錄像資料可通過控制中心網(wǎng)絡(luò)進行備份，備份地址可以是指定硬盤、移動硬盤及其它存儲設(shè)備。

3）授權(quán)管理

控制中心用戶組可以設(shè)置不同權(quán)限級別，對每個用戶組授予相應(yīng)級別的權(quán)力，授權(quán)管理的設(shè)置滿足全部組成員及所有前端設(shè)備。

4）視頻切換

用戶可對不同的預(yù)覽及切換方式分別設(shè)置。

5）資料管理

所有錄像主機、監(jiān)控攝像機采集的信息可通過控制中心集中管理、配置。

8.4 設(shè)計結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)視頻監(jiān)控平臺采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)組建。對整個系統(tǒng)的視頻圖像進行實時瀏覽、控制、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)和管理；可隨時調(diào)看和調(diào)閱所有被管理的視頻圖像。

為了適應(yīng)多種寬帶和大量的并發(fā)訪問所占用帶寬造成數(shù)據(jù)擁堵的問題，在視頻監(jiān)控中心配置視頻監(jiān)控平臺服務(wù)器，本系統(tǒng)通過服務(wù)器將邏輯上統(tǒng)一的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接到一起，通過單播/組播策略實現(xiàn)對所有音頻視頻雙流數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。

9 結(jié)論

澮河水庫視頻會議系統(tǒng)建成后，在水庫區(qū)域內(nèi)具備宏觀掌握境內(nèi)水情變化的趨勢，實現(xiàn)實時預(yù)警和制定完善防洪預(yù)案；重點防控流域，具備掌握上游入庫水情變化過程和按水情變化趨勢預(yù)報相關(guān)節(jié)點的洪水發(fā)展形態(tài)；根據(jù)造成災(zāi)害要素等級實時進行預(yù)警和傳汛；通過布置視頻監(jiān)控站點，修訂和完善防洪搶險方案、宣傳防汛減災(zāi)知識、提高全社會防災(zāi)避災(zāi)意識，有效防御和減小山洪災(zāi)害日趨嚴(yán)重的局面，減少人員傷亡和經(jīng)濟損失，達到水庫工程安全運行，為下游人民群眾生命財產(chǎn)安全提供安全保障的目標(biāo)。