視頻監(jiān)控在偏遠水利工程管理的有效實踐

萬鵬

廣東省水利水電科學研究院 廣東廣州 510610

信息化時代的到來，使我國的河道等水利工程信息化監(jiān)控工作帶來了新的挑戰(zhàn)，完善了各個水利工程的安全監(jiān)管系統(tǒng)。近年來，我國在全國水利工作會議上重點提出，“補短板、強監(jiān)管”對水利工程在新的時期，新的發(fā)展方向，提出了水利改革的發(fā)展基調(diào)。各個水利工程企業(yè)需要優(yōu)化整改建設目標，并以問題為出發(fā)點，加強完善各個環(huán)節(jié)的體制改革，致力構建一套完整高效的實時監(jiān)管控制體系，落實滿足高質量、高水平的水利行業(yè)監(jiān)管工作，擴大對我國樹立工程的監(jiān)管格局，落實滿足新時期協(xié)同發(fā)展的工作需求。因此，各個水利工程企業(yè)需要將注意力重點放在水資源、江河湖泊以及各個管轄區(qū)域的水土保持監(jiān)管工作中來，結合信息化時代的優(yōu)勢，完善自身企業(yè)對各個重點河道視頻監(jiān)控管理工作的部署，實現(xiàn)實時監(jiān)管各個區(qū)域災情、水污染以及船只運行的各個視頻監(jiān)控狀態(tài)，做好提前預防工作，保障人民的生命財產(chǎn)安全。

1 工程基礎情況分析

該市區(qū)?？趨^(qū)域水利工程是當?shù)刈顬橹匾慕?jīng)濟園核心區(qū)域。因該區(qū)域周邊河道繁多，地域廣闊，沿海區(qū)域會出現(xiàn)違法侵占河道的違章建筑現(xiàn)象，同時在不同區(qū)域還會出現(xiàn)非法盜土，影響了諸多河道的排澇泄洪工作。該河口區(qū)域因地形條件復雜，需要人工花費很長的時間才能完成巡查監(jiān)管工作，又因現(xiàn)有的物力、財力有限，迫切需要在各個管轄范圍內(nèi)布設科學合理的視頻監(jiān)管控制點位，這樣才能實現(xiàn)高科技新技術的重點堤防實時監(jiān)控，對出現(xiàn)水時間違法行為以及出現(xiàn)的違法行為動向進行及時的調(diào)查取證，有效彌補了人員隊伍執(zhí)法力量不足等問題，實現(xiàn)預防違法行為以及及時發(fā)展違法行為的高效工作，起到震懾的作用，落實滿足周邊設施經(jīng)濟的穩(wěn)定安全需求[1]。

2 視頻監(jiān)控在偏遠水利工程管理系統(tǒng)中的關鍵點及技術難點

2.1 系統(tǒng)功能管理關鍵點

該區(qū)域水利工程視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)功能中，充分解決了在特殊情況下，人工無法觀測以及數(shù)據(jù)采集不及時等諸多問題，有效實現(xiàn)了自動化安全監(jiān)管功能作用，并可以幾桶監(jiān)管各個區(qū)域的視頻圖像，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一管理的價值意義。不僅如此，基于無線網(wǎng)絡，構建了數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P聯(lián)鏈路，實現(xiàn)了高效穩(wěn)定的視頻圖像傳輸環(huán)節(jié)。又在實時視頻監(jiān)控監(jiān)管管理的基礎上，實現(xiàn)擴展對水文采集開發(fā)等一系列IDE水質監(jiān)測功能以及數(shù)據(jù)采集傳輸工作。

2.2 視頻監(jiān)控技術難點

因該區(qū)域，屬于較為偏遠的海口位置，且控制點位極為分散，在各個監(jiān)控區(qū)域無法實現(xiàn)落實光纖鏈路的有效布置工作。與此同時，因布設的視頻監(jiān)控點較為分散，導致數(shù)據(jù)傳輸距離太短，又因數(shù)據(jù)視頻需要高寬帶。因此，在實現(xiàn)實時采集設備數(shù)據(jù)傳輸時，可對視頻數(shù)據(jù)進行了多級存儲備份。不僅如此，諸多的偏遠地區(qū)因無法布設供電線纜，這需要配備相應的太陽能或者是風力供電，以此彌補無法用電的問題。尤其是在?？趨^(qū)域，因環(huán)境潮濕，需要落實做好相應設備的防護功能，確保設備的使用壽命及安全[2]。

3 視頻監(jiān)控在偏遠水利工程管理系統(tǒng)中設計方案

3.1 信息采集系統(tǒng)

在該區(qū)域水利工程視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)功能中，視頻監(jiān)控信息采集系統(tǒng)工程，可以對各個河道以及重點航道實現(xiàn)前端實時數(shù)據(jù)的采集工作。該系統(tǒng)的主要構成部分是由高清紅外攝像機、光纖收發(fā)器以及各個設備技術組建而成的。與此同時，該區(qū)域還對該工程采用了多樣化信息數(shù)據(jù)采集方式，其中的球式信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)了全景畫面的拍攝，局部重點的數(shù)據(jù)畫面則由槍式采集功能完成，并可以對重點關鍵監(jiān)控位置進行不間斷實時拍攝監(jiān)控[3]。

3.2 組網(wǎng)傳輸模式

該區(qū)域水利工程視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)中，結合實際數(shù)據(jù)傳輸距離，在各個數(shù)據(jù)匯集點，紛紛敷設了光纖供電電纜，實現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的集中匯集，并能統(tǒng)一輸送到中心機房。不僅如此，該區(qū)域水利工程視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，對較長的距離位置，則采用了無線組網(wǎng)，不僅實現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的集中匯聚，同時還將各個有限匯聚點以及無線匯聚點集中儲存并在同一時間實現(xiàn)相應設備的交換機當中，構建了視頻系統(tǒng)的局部網(wǎng)絡，做到了數(shù)據(jù)互傳共享模式。不僅如此，無線組網(wǎng)方式實現(xiàn)了與運營商的有效傳輸，并在各個無線網(wǎng)橋中，布設了信息數(shù)據(jù)集中點采集信號，以此實現(xiàn)上下無線的信息數(shù)據(jù)采集功能。除此之外，在無線網(wǎng)出現(xiàn)故障時，合理運用運營商實現(xiàn)了鏈路備份，并可以在第一時間迅速切換為運營商傳輸模式，實現(xiàn)不間斷數(shù)據(jù)傳輸功能，主要傳輸模式如下。

首先是MESH組網(wǎng)傳輸模式，該模式中的無線模塊可以對各個不同的節(jié)點以及路由進行不同模塊的配置，有效構成了一個完善的模塊網(wǎng)絡，并可以第一時間進行點對點的傳輸工作，其中的Node模式的點段模塊會與通訊端模塊相同，這樣可以在同一網(wǎng)絡下實現(xiàn)對路由模塊的有效傳輸，有效解決了因單個點對點數(shù)據(jù)傳輸距離太遠的問題，并且擴充了路由個數(shù)的傳輸范圍。再有，AES128數(shù)據(jù)加密傳輸模式，可以協(xié)助無線通信過程中的數(shù)據(jù)自帶加密，并可以進行疊加AES128加密功能，這樣用戶在網(wǎng)絡軟件平臺上可以隨意進行讀取以及更改模塊密碼，實現(xiàn)了無形網(wǎng)絡上的傳輸時長，有效落實空中數(shù)據(jù)的保護功能。需要注意的是，無線傳輸網(wǎng)絡需要配備相應的網(wǎng)絡模塊，如信道、速率等通訊模塊，這樣才能實現(xiàn)無線模塊數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸以及準確傳輸功能[4]。

3.3 信息存儲系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)信息儲存系統(tǒng)中，則是將本地數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)中心進行了雙重備份模式。在監(jiān)控攝像機內(nèi)按有大容量數(shù)據(jù)信息存儲卡，并可以進行對數(shù)據(jù)信息的實時采集，同時將視頻畫面在無線網(wǎng)絡的傳輸下實現(xiàn)數(shù)據(jù)回送，確保信息數(shù)據(jù)存儲中心的圖像信息采集的完整程度。不僅如此，還有效使用了超高像素高清紅外前端攝像機設備，可以實現(xiàn)全天制的不間斷實時錄像，確保視頻資料的保存完整度[5]。

3.4 遠端風光互補供電系統(tǒng)

該海河口區(qū)域每年定期月份會出現(xiàn)強力大風，風速為6.5-7.5m/s，且日照時長為364.8h，且風速穩(wěn)定，可以實現(xiàn)風力發(fā)電，以此滿足備點用電需求。不僅如此，還需要安置風力發(fā)電機以及太陽能電池板，這樣可以實現(xiàn)風力控制器以及光伏控制器的協(xié)助下實現(xiàn)對蓄電池的有效充電。除此之外，蓄電池在通過相應的通信設備實現(xiàn)配電屏的直流輸出，這樣可以有效實現(xiàn)對視頻監(jiān)控設備的供電功能。需要注意的是，如需要極高電壓的傳輸設備，則需要配備相應的電壓逆配設備器，這樣蓄電池在不足35%的電量容量下，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的自動切斷電，一代電量充滿后，就可以進行供電的恢復，同時確保蓄電池的使用壽命得以保護。這種兩種結合的方式，有效實現(xiàn)了白天用電與晚間用電的互補功能，確保視頻攝像監(jiān)控的全天制穩(wěn)定實時工作[6]。

4 視頻監(jiān)控在偏遠水利工程管理中的設計實施

4.1 地基設計

該區(qū)域地勢平緩且海拔不高，但會出現(xiàn)過多的洼地部分，則是由還退成陸的形式構成，局部大范圍都是以鹽堿地為主，該區(qū)域地層是較為松散的沉積交互地層組成的。該功能結合當?shù)氐刭|條件，以及視頻監(jiān)控桿形狀，根據(jù)該工程的相關勘察資料，落實滿足了建筑設施基本規(guī)范要求，在綜合考慮的情況下，并需要安設的視頻監(jiān)控桿進行的相應土層地基地參考數(shù)值判斷。因當?shù)貐^(qū)域的基層較淺，對視頻監(jiān)控桿的載荷力度不強，但是該區(qū)域的黏土層粉質性很強，以此作為了視頻監(jiān)控桿建筑的基礎持力層。不僅如此，該工程在施工過程中，對遇到的土層下臥進行了有效的補強以及清除工作，實現(xiàn)了視頻監(jiān)控桿建筑物的有效安設[7]。

4.2 監(jiān)控桿設計

因該區(qū)域的氣象天氣變化多端，為確保風光互補供電系統(tǒng)設備的正常使用功能，需要增加視頻監(jiān)控桿的高度，才能有效加強無線網(wǎng)信號的收發(fā)效率，這不僅需要加強視頻監(jiān)控桿支架的安全穩(wěn)定結構，同時還要實現(xiàn)視頻監(jiān)控桿與相關設備的有效連接。因此，需要在視頻監(jiān)控桿以及太陽能電池板進行有序奧的螺栓抱箍連接，并將蓄電池進行有效的地埋方式，以此將其視頻監(jiān)控桿的承重力度，這樣可以有效解決因重心不穩(wěn)或是散熱不佳的多種問題，并同時設計了對配電柜的防雨以及散熱等保護措施，實現(xiàn)了風光互補供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，實現(xiàn)了全天視頻的有效監(jiān)控工作[8]。

4.3 風光互補控制器設計安裝

智能控制器在風力發(fā)電當中起到至關重要的作用，可以實現(xiàn)對蓄電池進行安全穩(wěn)定的充電功能。在蓄電池電力已經(jīng)充滿時，可以及時地自動切斷風機充電，當電力不足時，可以自動恢復風機充電，以此確保蓄電池的靈活充電功能。這樣可以實現(xiàn)對蓄電池的較高保護等級，并可以確保外殼不是受到損傷的情況下，確保內(nèi)部電路不受到灰塵的入侵，在蓄電池浸入水下不超過一米四，可以確保內(nèi)部零件在短時間內(nèi)不受到損壞，延長了對蓄電池的保護時間，確保在惡劣的外部環(huán)境下，也可以在戶外安全使用，大大提升了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用效率。再有，太陽能發(fā)電智能控制器，可以實現(xiàn)對太陽能智能充電的功能效率，滿足蓄電池的自動充電控制功能。太陽能智能控制器可以自動控制調(diào)整使用電壓，在控制器與蓄電池有效連接的情況下，實現(xiàn)對太陽能板的有效負載連接，這樣可以有效管控蓄電池在電量不足的情況下，進行對控制器的有效計算充電，并實現(xiàn)均衡充電方式，大大加強了蓄電池的使用壽命[9]。

4.4 避雷設施設計

在避雷設計方面，實現(xiàn)了有線網(wǎng)絡與電源兩者的有效結合方式，并將視頻線路以及電源防雷器進行集中設施管理。該設計過程中，將監(jiān)控系統(tǒng)前端進行了高清網(wǎng)絡防雷保護設計，并將其放于防水箱內(nèi)，同時與各個電源線進行了密切串聯(lián)，這樣不僅落實滿足了對設備的正常安全使用需求，同時也大大降低了電源線受到電磁干擾的浪涌機率，實現(xiàn)了對視頻監(jiān)控設備的有效防護，降低了雷電的不良侵害。需要注意的是，確保視頻監(jiān)控綜合網(wǎng)絡的全方位保護，可采用多級防雷方案，有效降低插損機率，加強了數(shù)據(jù)系統(tǒng)的傳輸性，在選擇不同電壓的防雷器時，需要根據(jù)實際現(xiàn)場進行敷設，以此確保電源線路電壓的安全穩(wěn)定功能[10]。

5 結語

綜上所述，本案例偏遠水利工程有效采用了光風互補供電模式，解決了對該區(qū)域視頻監(jiān)控用電問題，構建了無線網(wǎng)絡與運營商鏈路組網(wǎng)的有效結合，實現(xiàn)了全天制視頻圖像的實時數(shù)據(jù)采集，有效降低了人力、物力以及財力的不足問題。實現(xiàn)了對突發(fā)狀況的有效監(jiān)管工作，提高了視頻監(jiān)控資源的高效使用頻率，實現(xiàn)了對該區(qū)域建筑以及人民的生命安全，推動了當?shù)氐纳鐣?jīng)濟，促進水利工程與科學技術的協(xié)同發(fā)展。