彰武水庫自動化監(jiān)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(guī)模，控制流域面積970 km2（南海水庫至彰武水庫區(qū)間120 km2）。經(jīng)1992-1994 年的除險加固后，工程已達(dá)到國家規(guī)定的中型水庫千年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。彰武水庫大壩為均質(zhì)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(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

2.1 安全性和可靠性原則

優(yōu)先考慮工程和系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。系統(tǒng)在設(shè)備發(fā)生故障時能及時報警，避免發(fā)生事故，局部故障不造成錯誤輸出?，F(xiàn)地監(jiān)控站設(shè)計(jì)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(shí)用性原則

充分考慮用戶的使用頻度和應(yīng)用程度，設(shè)置系統(tǒng)控制流程、合理設(shè)計(jì)存儲和服務(wù)體系。

2.3 開放性和可擴(kuò)展性原則

系統(tǒng)中的多種監(jiān)測、監(jiān)視信息也是防洪調(diào)度和工程管理的重要信息，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要充分考慮以后信息采集點(diǎn)的增加，考慮擴(kuò)充單元、外圍設(shè)備和系統(tǒng)通信的接口等。

3 彰武水庫自動化監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

3.1 系統(tǒng)組成

彰武水庫視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要有兩部分組成。一是現(xiàn)地監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)組成如圖1 所示，主要負(fù)責(zé)監(jiān)控水庫工程現(xiàn)場信息；二是視頻服務(wù)系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)進(jìn)行視頻信息接收、處理、存儲等。

3.2 系統(tǒng)功能

3.2.1 視頻監(jiān)控功能

系統(tǒng)視頻監(jiān)控設(shè)備能夠與原本的監(jiān)視設(shè)備進(jìn)行配合，從而進(jìn)一步擴(kuò)展監(jiān)控范圍，強(qiáng)化對各種人為事故監(jiān)控。不僅如此，還能夠?qū)λ畮飕F(xiàn)有的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行有效監(jiān)控，比如：啟閉機(jī)等設(shè)備。在監(jiān)控信息傳輸方面，主要依賴于網(wǎng)絡(luò)通道，采用IP單播、組播等方式，完成監(jiān)控信息的傳輸，最終這些信息都會被監(jiān)控中心所接收，并實(shí)現(xiàn)“一對多（一個遠(yuǎn)程終端，對接多個現(xiàn)地站端監(jiān)控視頻處理單元）”與“多對一”（多個遠(yuǎn)程終端，對接一個現(xiàn)地站端監(jiān)控視頻處理單元）監(jiān)控功能。

3.2.2 報警功能

在監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過程中，如果發(fā)現(xiàn)了異常情況，會自動觸發(fā)報警功能。此時，現(xiàn)地站視頻處理單元會自動進(jìn)行錄像，保存并傳輸異常情況視頻信息。不僅如此，還能夠結(jié)合異常情況發(fā)生的位置，自動在地理圖進(jìn)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(shè)備進(jìn)行聯(lián)動，比如：現(xiàn)場照明設(shè)備、警笛等，從而讓報警信息及時被人發(fā)現(xiàn)。相應(yīng)的聯(lián)動設(shè)備在自動啟動后，并不會長時間持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而是會根據(jù)提前設(shè)置好的時間，在啟動時間達(dá)到設(shè)置時間要求后，自動關(guān)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(dāng)報警功能觸發(fā)時，則不會聯(lián)動打開照明設(shè)備。如果在現(xiàn)地站內(nèi)，同時多個地點(diǎn)都觸發(fā)了報警功能，系統(tǒng)會自動分析報警級別，然后按照先高后低的順序，完成現(xiàn)場監(jiān)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(shù)據(jù)相結(jié)合，因此可以通過對報警信息檢索，找到對應(yīng)報警信息的視頻錄像。

3.2.3 控制功能

系統(tǒng)針對監(jiān)控攝像機(jī)，還有著非常強(qiáng)大控制功能。相關(guān)監(jiān)控人員可以結(jié)合實(shí)際需求，靈活對監(jiān)控攝像機(jī)進(jìn)行控制，比如：可以控制監(jiān)控攝像機(jī)的視角、方位、焦距等，滿足視頻監(jiān)控需求。同時針對云臺，也可以直接進(jìn)行預(yù)置與監(jiān)控操作。與此同時，在具體控制相應(yīng)的雨刷、云臺等設(shè)備時，系統(tǒng)還具備定時保護(hù)功能，從而在設(shè)備啟動運(yùn)行后，為了避免因?yàn)槿藶檫z忘，導(dǎo)致設(shè)備忘關(guān)閉而一直運(yùn)行，系統(tǒng)會自動設(shè)定相關(guān)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(jìn)行關(guān)閉，設(shè)備會自動停止運(yùn)行。

3.2.4 錄像管理功能

針對監(jiān)控區(qū)域的錄像，系統(tǒng)會自動保存相關(guān)的錄像信息。一般結(jié)合異常情況發(fā)生時間點(diǎn)，系統(tǒng)會在該時間點(diǎn)前后10 min自動保存相應(yīng)監(jiān)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(shù)據(jù)量大約120 M字節(jié)/h。前端站假設(shè)有N路圖像，要存儲Y d，每天連續(xù)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(xiàn)地站有4 路圖像，要連續(xù)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?？紤]碼流的不均勻與經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，可選用160 G 或250 G硬盤。

3.2.5 視頻服務(wù)系統(tǒng)功能

3.2.5.1 針對視頻客戶端

①視頻監(jiān)控功能，比如：實(shí)時視頻播放、點(diǎn)播回放等。②系統(tǒng)管理功能，常用的功能有設(shè)備管理、用戶管理等功能。③報警臺功能，常見的功能有實(shí)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(fù)責(zé)進(jìn)行呼叫控制，同時還會通過網(wǎng)絡(luò)，完成控制信令的傳輸。②視頻監(jiān)控功能:主要負(fù)責(zé)對用戶與設(shè)備進(jìn)行管理，并結(jié)合實(shí)際，完成各種控制功能等。③報警策略管理功能：系統(tǒng)會結(jié)合實(shí)際需求，科學(xué)合理設(shè)置報警轉(zhuǎn)發(fā)策略，將指定報警發(fā)送給指定的客戶端。

3.2.5.3 針對數(shù)據(jù)管理服務(wù)端

①存儲設(shè)備的統(tǒng)一管理，比如:IPSAN、ECR 編碼器等內(nèi)部的存儲資源。②資源的動態(tài)存儲分布，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)按計(jì)劃存儲與科學(xué)合理分配。③支持客戶端快速精確地檢索視頻數(shù)據(jù)。

3.3 系統(tǒng)維護(hù)與管理

3.3.1 用戶管理和維護(hù)

針對所有用戶信息，統(tǒng)一存儲至專門的數(shù)據(jù)庫之中。管理員可以通過操作數(shù)據(jù)庫，完成對不同用戶信息的維護(hù)。系統(tǒng)本身還能夠?qū)崿F(xiàn)用戶分組功能。

3.3.2 系統(tǒng)的管理和維護(hù)

設(shè)置監(jiān)控站點(diǎn)，可進(jìn)行分組管理，系統(tǒng)可自動偵測視頻監(jiān)視設(shè)備，支持站點(diǎn)和設(shè)備信息的存儲和調(diào)用。連接控制、用戶登錄、權(quán)限和優(yōu)先級控制功能模塊可以實(shí)時調(diào)用站點(diǎn)和設(shè)備信息完成相應(yīng)的操作。系統(tǒng)具有流量控制功能，可以設(shè)定圖像碼流傳輸?shù)膸挘瑫r圖像顯示的幀率和分辨率可調(diào)。系統(tǒng)的遠(yuǎn)端設(shè)備具有自動恢復(fù)功能，視頻監(jiān)視系統(tǒng)中媒體服務(wù)器、管理服務(wù)器、各種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備至少要滿足基于IP 的遠(yuǎn)程登錄維護(hù)和GUI可管理性，視頻編解碼終端也可以實(shí)現(xiàn)IP遠(yuǎn)程維護(hù)。

4 總結(jié)

彰武水庫自動化監(jiān)測研究應(yīng)注重加強(qiáng)信息技術(shù)的應(yīng)用，做好自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用分析，并結(jié)合水庫監(jiān)測需要，做好針對性功能設(shè)計(jì)，從而有效提高水庫自動化監(jiān)測水平。