闸泵站视频监控系统在水利工程中的应用

摘要： 闸泵站作为水利工程中必不可少的主体建筑之一，主要是担负着流域的防洪灌溉等作用。闸泵站视频监控系统是一个集数据采集、调度监控和行政管理为一体的智能化系统，是实现水利工程信息化的重要环节。本文就闸泵站视频监控系统在水利工程中的应用进行探讨分析。

关键字： 闸泵站，水利工程，闸泵站视频监控系统

中图分类号：TV文献标识码： A 文章编号：

Abstract: brake pump station as water conservancy project necessary in one of the main building, mainly is for the river basin of flood irrigation functions. Gates video monitoring system pump station is a collection of data acquisition, operation monitoring and administrative management for the integration of intelligent system, which is an important link of the water conservancy project information. This paper pumping station video monitoring system in the gate of the application of the water conservancy project analysis.

Key word: brake pump station, and the water conservancy project, brake pump station video monitoring system

引言

闸泵站作为水利工程中必不可少的主体建筑之一，主要是担负着流域的防洪灌溉等作用。越来越多的闸泵站采用了监控系统以实现优化调度、充分发挥水利工程的防洪、供水、排污、排涝的经济命脉作用。闸泵站监控系统主要包括计算机系统、水泵及机电设备现地控制系统、辅助设备控制系统、视频监控系统，其中视频监控系统是集合各种先进技术的新型视频监控系统，现已在各种场合广泛应用。鉴于闸泵站的位置和环境要求，为了对闸泵站危险区域和控制区域的监控以及现场发生的异常情况的自动报警，并及时解决故障问题，即如实时观测河道、水库等的各种变化以及闸泵站建筑物的运行情况，提供直观的视频信息以方便领导做出有效的决策，同时可以改善观测、测量工作人员的工作环境，减少工作人员，做到无人值守、少人值班，从而在一定程度上消除管理人员缺少对工程管理正常开展产生的不利影响，闸泵站视频监控系统是非常现实意义的。本文就闸泵站视频监控系统在水利工程中的应用进行探讨分析，以满足水利工程无人职守与远程监控的发展要求。

1系统概述

闸泵站视频监控系统对闸泵站闸坝各设备运行状况、环境（如其上下游水面情况、站区安全）等进行远程实时监视，并将即时视频信息发送至远程监视，以方便运行人员针对险情或者可能的发生的问题采取相应的措施，实现水资源一体化调度和网络化管理，提供现代化的远程监控手段，这样既可以进行日常监控又可以在紧急情况下实现统一的调度。

闸泵站视频监控系统采用C/S结构，主要由视频采集端、视频服务器、远程客户端等三个部分组成，可实现视频检测报警、视频传输和存储、检索回放等功能，其中视频采集端主要负责视频数据的采集、转换、压缩编码；视频服务器主要是网络服务器，负责视频数据的转发和处理；系统管理机客户端，即远程客户端主要是负责视频数据的接收和解码播放，即通过身份验证访问视频服务器点播监控视频资源等。闸泵站视频监控系统结构示意图（如图1）所示。

（a）系统功能流程图 （b）系统结构示意图

图1 闸泵站视频监控系统

闸泵站视频监控系统可实现各个视频采集端通过网络将视频数据传输到视频服务器上进行存储，或者由网络传输到远程客户端进行实时存储，且由获得授权的用户对视频数据进行点播或实时监控以及对各个监控点的云台、摄像头等进行远程实时控制。在每个闸泵站安装分布利于现场监控的云台及摄像头，以便采集到满足需求的视频信息，且远程可以控制摄像头的采集，这个部分统称为现场监控采集端，即视频采集端；由视频采集端获取的视频信息通过视频压缩技术对其进程压缩编码，然后通过TCP/IP网络将编码后的视频数据传输到服务器站，对其进行处理、存储，实现视频监控、控制、录像，以及系统管理维护等功能，这个部分通常被称作视频服务器；平台应能根据用户的身份进行不同级别的权限分配，同时应能对下级分控中心进行分组管理。远程PC机通过客户端的身份验证，根据该身份权限，接收服务端发送的视频数据，并播放或存储在本机的硬盘浏览，或者根据不同情况对服务的码率、云台控制等参数进行修改设置，这个部分被称为中心监控主机，即远程客户端。

2系统应用优化

闸泵站通常处在十分偏远的地方，布线成本相对较高，且有些地方甚至不能进行有效的布线工作。为了解决上述问题，通常基层闸泵站管理所采用无线扩频通信，但是无线传输通常会出现延时较大，性能不稳定，可靠性差等问题。针对无线传输的特点，可采用多TCP并行优化智能传输技术。该技术可根据信道的阻塞情况进行控制，自适应的选择用于视频数据传输的TCP的最优数目，能够对无线信道进行有效合理的分配，能解决无线网络带宽窄、信号分布不均匀等问题，能为改善闸泵站视频监控系统的性能启到良好的作用。

另外。根据水利工程中闸泵站视频监控系统对视频点播和实时视频传输等流媒体应用的需求，且对以及带宽不断变化的各类客户端，要求服务器的视频流对带宽具有较强的适应性，许多现行开发的视频编码技术采用SP帧编码，即基于帧间预测的运动补偿预测编码，且能够在使用不同的参考帧的情况下重构相同的图像帧，对视频信号进行压缩处理时，设置多组不同的信源编码参数对同一视频序列分别进行压缩，从而生成适应不同带宽，具有不同质量的多个相互独立的码流。这样，视频服务器就可以在不同的码流间切换以适应网络有效带宽的不断变化，因此其对各种信道都具有较强的适应能力。闸泵站视频监控系统基本上都趋于无线网络，网络传输过程中，尤其是无线网络传输过程中，容易产生的误码和丢包现象。现行开发的视频编码技术通过分成视频编码层（VCL）和网络提取层（NAL）来实现其对各种协议有理广泛的适应性并在一定的网络特性条件下实现最优压缩性能，从而使其有更广泛的应用空间，并通过引入网络提取层其码流结构对网络的适应性更强，增加了差错恢复能力，能够很好的适应IP和无线网络的应用，有效缓解了由于视频数据占用带宽而导致其它防汛、办公信息不能及时有效传达带来的压力。现行开发的视频编码技术具有良好的压缩性能，对各种信道具有良好的适应能力，以及对误码和丢包都能进行有效的处理，应用目标范围相对较宽，能满足不同速率、不同解析度以及不同传输（存储）场合的需求，且具有较强的网络适应性和差错恢复能力，能够很好地适应IP和无线网络的应用，因此，能够为闸泵站视频监控系统中的应用提供了便利。

各监控站点安装防盗设备，确保各站点在无人看守的情况下设备的安全性。一旦发现安全问题，立即发出声光报警，同时向三防指挥中心和110报警中心发出报警信息。

雷电分流设备应装在专用通讯通路和电源输入端口点上。雷电保护装置隔离层应是自复位、固态、非溶化装置，能直接与雷电接地排螺栓相连。接地电阻小于4 欧姆。

3结语

闸泵站视频监控系统是根据各闸泵站点的需求配置摄像头、云台，并将各闸泵站点的实时视频信息传输到调度中心，以便远程调度人员实时监控，是实现水利工程信息化的重要环节之一，解决了闸泵站的位置和环境要求导致的本地监控不便于管理和处理突况的问题，是现今无人职守与远程监控的发展要求。为了实现系统对闸泵站危险区域和控制区域的监控，对闸泵站视频监控系统的深入研究，完善其性能是十分有意义的，并且其具有良好的应用前景。

参考文献：

[1]余华丽，闸泵站视频监控系统的研究，武汉理工大学，2008

[2]王晖 张武，水闸泵站计算机自动控制系统设计[J]，航空计算技术，2006

[3]徐涵，苏州河河口水闸监控系统[J]，水利水电科技进展，2007，1（27）：87-90

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。