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提示信息水库无线视频监控系统
一、概述
水是人类赖以生存的资源，而现在水利资源的利用对于我国来说是一个非常严峻的问题。水库作为国家的重要资产，在水的管理方面具有举足轻重的作用。对水库实行科学、安全、自动的管理，既符合现阶段的国情又非常有必要。由于水库的面积广大、地形复杂等原因，实现有线的监控管理难度很大，广州恒威电子科技有限公司提出了无线远距离实时图像监控的合理化建议。
水库实现无人执守及安全监控，要求实现以下功能：
☆汛期的水库安全防卫工作，时刻注意水库的水位，如果水位到了警戒线，有了险情，马上报警。
☆水库重点区域的防范，随时注意闸门、大坝的正常工作和稳固程度。
☆水库水面情况的实时远端监控：水面上是否有漂浮物（如白色垃圾）、漂流物（如泄漏的原油）。
☆水库水岸情况的实时远端监控：岸上的物体（如人、兽）是否进入危险区（如闸门口、大堤上），是否有可疑的情况（如有人想要破坏水库）。
☆能够随时检测水库中水的水质，并将信息传到远端，发现水质超标，马上报警。
☆水库天气情况的实时监控。
☆远端控制中心与水库现场的语音通讯，遇到危急情况能够做到远距离的指挥工作。
☆可以在中控室直接对水库的闸门进行控制，进行水资源调配。
水库无线视频监控系统设计要求
可以提供数据网络、网络电话、数据透明串口、视频监控、网络视频会议、环境气象监控；可以实现每个点双向拨号通话及网络传输。
设计原则、目标、要求：
根据水库监控系统的设想和要求，确定以下的系统建设总体目标：
●坚持高起点，面向21世纪，保证系统的先进性和在国际同行中的领先地位。
● 贯彻“实用、稳定、先进”的方针，以实际应用需求为设计依据，以信息化建设的发展规划为导向，确保系统高度集成、总体优化、安全可靠、稳步推进。
●系统充分考虑功能扩容性和技术升级性、兼容、扩展，适应当代信息技术迅猛发展的要求，以求最佳性价比。
鉴于视频监控的发展趋势以及实际情况和要求，对视频监控系统的选型应遵循以下原则：先进性、实用性、集成性、可扩展性、便利性、安全性、可靠性和经济性。
☆能直观、真实地对水库远端的图像数据进行分析处理，在监控设防区域内，设置智能报警区域，如有情况发生（如决堤、非法进入要塞部位、水情严重等）中心控制室警灯警铃自动开启，通知值班人员观看监视屏幕，进一步确认报警信息、把现场的图像实时传回指挥中心，指挥中心通过监视前端摄像机图像指挥调度，同时可以安排移动视频到达现场，协助指挥处理。
☆在水库发生紧急情况时（如水质污染、蓄水量过大、闸门水压过大等）立刻报警。
☆将传感器传来的信息，摄像头传来的图像共同分析，确认当前的天气状况，做到预防洪涝灾害。
☆报警的黑匣子功能：在特殊区域（如闸口、堤坝）的图像监控的录像存储是动态的存储，一旦发生报警，在中控室的服务器上将保存报警前15秒钟到报警解除后的录像，动态的报警有利于对警情作完整的分析。
☆架设激光夜视监控系统，低照度全天候摄像机，白天可以看10公里、夜晚可以看2-5公里，观测水库、通过远端遥控、控制摄像头、巡航云台实现全方位监控，并能控制电动的闸门，根据水的流速和时间远端控制水的管理。
☆通过对各关键地点的监控，保证水库堤坝及闸门的安全。
☆将各种信息，如天气状况、水库的情况、事件、时间、地点、蓄水量、水位、水质等分类保存在数据库中，并能实现不同方式的查询。
☆系统具有多路画面实时录像，多路画面实时显示，图像压缩质量设置，视频移动报警联动录像查询及回放，视频参数设置，远程图像显示，实时监控， 远程监控， 录像存储， 定时录像，告警录像， 用户管理等功能，每一画面的上/下角可显示水库地段号、监控水闸号、时间等标识。
☆山上需要24小时不间断供电，满足所有设备用电需要，要考虑到没有太阳和风的情况、不能布线情况。
☆提供图形化控制界面，用户可根据状态灯，很容易地判断出当前是否有视频信号、是否登陆到服务器上、是否接收到视频流等，实现远端与本地端的语音通讯，进行远距离管理调度。
（1）先进性
●Viewerse无线激光水库监控系统设计达到国际一流水平、易安装、易操作；
● 遵循国际标准和国内外相关的规范要求；
● 电信级产品，产品质量有保障；
● 符合计算机、网络通讯技术和视频监控技术的最新发展潮流，并且是应用成熟的系统。
（2）实用性
● 针对实际应用的特点，具有多种管理方式：图形管理界面、WEB界面；
● 系统设计应符合工程的实际需要；
● 系统配置既强调先进性也要注重实用性，系统配置经济，达到综合平衡；
● 根据实际需要进行系统配置，比如背投显示系统等。
（3）集成性
● 高度集成，功耗低；
● 在高度集成小型化前提下，应具有多种功能。
（4）可扩展性
● 系统设计要考虑今后的发展，预留充分的扩充余地；
● 为以后远程会议预留充分的接口。
（5）灵活性
● 能够适应多功能、外向型的要求，讲究便利性和舒适性，达到提高工作效率、节省人力物力和能源的目的；
● 提供符合国际标准的软件、硬件、通讯、网络、操作系统和数据管理系统等方面的接口和工具，使系统具有良好的灵活性、兼容性；
● 系统参数配置少，调整少，自动化程度高，使用方便，操作简单。
（6）安全性
● 具有高度的安全性，比如不易感染软件病毒等。
（7）可靠性
● 具备在规定条件和时间内完成用户所要求的功能的能力，能长期稳定的工作；
● 结构简单，WEP128位加密，可靠性高；
● 适应恶劣的工作条件；
● 系统启动快，系统掉电后再来电或网络传输中断后再恢复正常，系统恢复工作迅速；
● 故障率低，维护维修方便。
（8）经济性
综合考虑系统的性能和价格，性能价格比在同类系统和条件下达到最优；经济性应包括以下内容；
● 系统本身的价格（包括系统、技术服务和培训）；
● 系统运行后经济效应预算的可能收益；
● 对系统实施现场的特殊要求所需的费用；
● 对系统集成所需的有关软件和硬件等的开发费用；
● 系统的易扩容。
工程案例设计安装
第1节设计、功能
风光互补发电系统和无线数字激光夜视监控系统，概括起来，主要由前端风光互补发电系统和激光夜视、各种探测器、视频采集无线数字传输系统、中心接收主控和网络4个部分构成。
前端在水库，因为无人看守，我们考虑了防盗问题，我们在设备的上边多安装一个摄像机来看这些设备，山顶安装RO-2430无线数字、激光夜视红外线灯、远程监控镜头、高清摄像机、云台控制系统、风光互补发电系统、大功率扬声器、铁塔等。在库区监控管理指挥中心安装RO-2430数字无线接收微波、数字集群电台、监控控制台是整个系统的图像显示、图像录像控制中心，远程控制功能，向指挥调度人员提供全面清晰可操作可录制和可回放的现场实时图像、声音消息的广播。库区监控管理指挥中心系统还具有向上级水务局和省厅接口的功能。
由于水库防汛系统,一般监控点的地点距离监控中心都有几十公里不等的距离，我们需要将图像传输到监控中心，不外乎两种方案：光纤和微波。在山上铺设光纤和电源，其施工难度是相当大的，并且造价相当高，工期也很长，比如20公里远的监控点,用有线的做,需要光纤或者2M/互联网才可以传输标准监控图像,但是光纤施工20公里经过的地方比较多，山上不方便布线施工难度大,光纤成本20公里需要60000，还不包括施工费用；互联网施工少，但是山上没有互联网，就是有每个月都有光纤使用费，长时间使用成本昂贵；数字微波20公里只需要20000一次性投资,还可以同时传输多路图像；同时可以传输网络信号、视频信号和各种控制信号等。几种方式相互比较数字微波成本更低，所以采用光纤传输的方案是不可行的、如果采用微波方式来传输的话，则非常容易实现，在发射端架上摄像机，数字微波传输设备，风光互补发电系统，工期很短，造价也比较低，用户完全可以接受。RO-系列远程数字微波图像传输系统，采用国际开发频点、2.4G和5.8G频段的无线数字微波来传输远程监控视频信号。具有稳定可靠等优点，具有较强的抗干扰性能，图像十分清晰稳定。在无阻挡情况下，通常可以传输几十公里的距离。现实环境中不可能完全保证可视，无阻挡，那么则为了保证监控中心图像接收效果，可以找出监控现场与中心都可视的第三点，加装图像传输中继设备。
第三节水库防汛监控图像采集系统
水库防汛监控图像采集系统，包括低照度高清晰摄像机，重型云台，远程镜头，防护罩，解码器，供电电源以及避雷设施等。
1． 摄像机的选取
摄像机的选取，分为几种：
（1）、红外热像仪作为前端监视主机。红外热像仪的好处是，根据它的图像，我们可以直接知道画面环境每一个点的温度（根据画面的颜色来区分），这样，可以很方便地利用计算机对前端采集的图像进行数字化处理，对环境温度湿度进行分析，及时提出灾情预报，提高了系统的智能化程度。但是，红外热像仪的图像清晰度非常差，监视距离非常近，大约为1公里左右，同时，红外热像仪的寿命比较短，不适合24小时实时监控，再加上造价比较高，因此离实用尚有一定的距离，
（2）CCD摄像机作为传统的监控方式，则非常成熟实用，图像清晰度高，效果好且直观，一旦发生汛情，监控中心可以非常直观地确定汛情发生的具体位置（这一点，采用红外热像仪是不可能实现的）。另外，从原理上说，CCD摄像系统的工作寿命比红外热像仪高一个数量级。所以，目前在水库监控系统中，绝大多数采用的还是CCD摄像机。我们建议采用高清晰度，低照度的彩色CCD摄像机，摄像机感光光谱要宽，对远红外线光谱线十分敏感，这样使得摄像机对火光和由火光引起的燃烧温度有较高的检知能力。
2． 远程镜头的选取
由于水库监控的监视范围较大，通常一个CCD摄像机要兼顾到几公里或更远范围的区域，所以必须用高倍数的长焦距望远镜头。根据我们在一些水库监控系统中的经验，我们认为，采用Viewerse一体无线数字激光夜视镜头，不仅保障清晰度和稳定性优于国产镜头，而且在功能上都有预置功能，可以对选好地重点方位进行预置编程监控。
3． 云台的选取
云台的选取主要是可靠，耐用，稳定性高，抗风能力强，由于选取的镜头和护罩都很大，所以载重量要大于60公斤。为了实现操控的灵活性，选取带有预置位的云台，配合可预置位的长焦距镜头工作。带有预置位的云台镜头，可以实现对事故多发地区的重点监视监控，使整个监控系统有的放矢。
4． 防护罩的选取
防护罩要容得下长焦距镜头和摄像机，所以其尺寸要足够大。而且要有雨刷和恒温装置。
5． 解码器的选取
本方案选择RO系列视频解码器，可以与RO系列无线数字微波的通讯端口相兼容。同时，用户在监控中心可以通过控制键盘，控制前端报警视频切器，手动将视频信号切换到云台下面防盗监视摄像头，以便观察周围的情况。
6． 前端的系统防雷
防雷主要是由视频防雷和电源防雷组成，主要是为了避免电源线引入的浪涌袭击。根据我们的经验，野外监控和微波系统对于雷击最为薄弱的环节还是系统的电源，因此作好电源防雷是相当重要的。电源防雷的关键是做好接地，而水库监控的铁塔往往置于高山之上，接地很难作好，所以要根据具体地形，因地制宜。
7． 电源系统
前端没有电源，也就是说，选择具体的监控点时，除了监视范围的需要以外，还要考虑尽量选择在有山头上，可以采用风光互补发电系统。
8．接收中心
监控控制中心是整个系统的图像显示、图像录像控制中心，远程控制功能，向指挥调度人员提供全面的、清晰的、可操作的、可录制、可回放的现场实时图像、声音消息的广播。
经过多个水利部门实际系统应用，广泛使用在多雨的地区水库防汛，河流重要河段的水流、水质监控，水库的无人值守、远端控制、闸门的自动化升降，水库无线视频监控系统完全满足水利部门对于监控系统各项技术指标的要求，具有技术先进性、实用性、稳定性和操作简便的特点，完全适合在全国大中型水库进行大范围推广，让科技带给人们更多的安全和便捷。
