環保遠程視頻監控系統的設計與實現

李瑛玉，周 潔，張 冰，陶 碩，吳 騫

（昆明市環境監控中心，云南 昆明 650500）

0 引言

隨著全球工業化的深入發展，環境污染問題日益嚴重，對環境的監控和管理提出了更高的要求?；ヂ摼W技術的發展和國家信息化建設的推進，信息化把人們帶進高速度、多媒體、智能化、個人化、全球一體的信息環境，為環境保護工作的科學化、規范化管理提供了全新的技術支持。在此基礎上各級環境保護部門建立了污染源信息系統和在線監控系統等環保業務系統。由于污染源企業分布零散，污染事件大多為突發性事件，因而環保監察部門無法對排污企業做到全天候監督，環保安全隱患更談不上及時發現。為加強對大氣、水環境、企業廢氣、廢水排放以及對突發污染事件實現監測、實時監控和及時處理，預防和及時發現污染事故，迫切需要建一套能對大氣、水環境和各類污染源進行全天候遠距離的視頻監控系統。

1 系統總體結構設計

1.1 建設目標

環境視頻監控系統應用數字視頻技術、計算機網絡技術、數字通信技術、現代控制技術、地理信息等技術，結合視頻圖像分析技術[1]。大氣環境和水環境的監控系統是在重點監控區域內安置高空視頻監控設備，主要是煙塵監控系統和水質監控系統，完成對轄區煙塵排放、工地揚塵、水環境和湖面水質進行實時監控。污染源監控系統是在監控企業在污染源處理處置場所、排污口、在線監控設備附近安裝紅外高清監控設備，完成對監控污染物的處理處置和排放進行實時監控。監控點的視頻圖像信息經過數字化處理，通過傳輸網絡，將圖像信息實時傳輸到環境監控中心，為環境管理人員提供第一手的、最直觀的現場污染狀況視頻信息。通過對視頻圖像的進一步分析（如林格曼黑度分析、水質分析），為管理者提供超標報警信息，并結合GIS，快速、準確定位事故發生地或者污染違法地。同時在對排污企業安置污染源視頻監控系統，監控點的視頻圖像信息經過數字化處理，采用光纖傳輸方式，將圖像信息實時傳輸到環境監控中心。監控人員通過污染治理設施運行情況和污染物排放情況的直觀展示，提高環保部門監管能力和執法工作效率。

1.2 系統結構

視頻監控系統主要分為3個部分：前端視頻設備、傳輸網絡、監控中心視頻監控控制系統組成[2]，如圖1所示。

視頻監控系統由前端監控點、傳輸網絡、監控中心視頻監控控制系統3個部分組成。前端監控攝像機采集現場視頻圖像，經前端視頻服務器（或解碼器）將模擬視頻信號轉化壓縮為數字信號之后，通過傳輸網絡發送到監控中心，監控中心視頻監控控制系統對前端傳輸來的視頻信息進行存貯、分析和管理，并通過監控中心管理系統實現視頻切換、存儲、檢索回放、及云臺鏡頭控制。

2 系統功能模塊與實現

根據環保監控的業務需求，本系統的功能模塊設置如圖3所示。

1）視頻配置管理模塊提供對視頻設備的管理功能，主要有以下功能：在GIS圖層上增刪改重點監控區域、監控設備、視頻服務器、完成對視頻監控設備接入IP和其他參數的配置功能。

2）視頻實時控制模塊提供視頻播放時對監控設備管理控制功能，通過該功能實現在監控過程中控制監控設備的狀態、監控位置、焦距、光圈、色度、外紅外線控制等功能。

3）GIS基本操作模塊是提供GIS圖層基本操作功能，主要有以下功能：在GIS圖層上提供監控設備選取、監控區域控制放縮控制和GIS圖層選擇性顯示等相關GIS的操作。

4）監控對象管理模塊提供對視頻監控對象的管理功能。該模塊用于實現對重點監控區域內需監控污染源、水面監控預置點位和監控區域內需巡檢目標和其相關屬性的設定、修改和刪除等操作。如圖2所示，圖中為增加該圖像中的監控對象為預置點位。

5）巡檢服務提供根據環保監管工作目標的需求，在監控區域內已設置的監控對象中選取需要監控的對象，按環保工作要求自行定義自動巡檢路線，巡檢時間和巡檢過程中需要錄像、照相和告警等巡檢策略。在無人控制的情況下，監控設備可自行根據之前定義的巡檢策略自動完成巡檢工作任務。

6）黑度分析管理模塊。這是針對環保業務管理需求的功能模塊，其主要應用于大氣環境和煙氣排口排放物的監管工作中，其功能原理是通過對監控對象進行實時抓拍，抓拍后的圖片和周圍環境圖片經行比對，比對結果通過黑度分析算法折算出一個黑度數值。這個數值和監控管理人員根據該污染源的排污標準預先設置的黑度數值進行比對，最終系統判別該監控對象或煙氣排放口是否達標排放。

7）視頻矩陣控制管理模塊主要完成對監控中心電子顯示設備分屏顯示、播放調配、抓圖、錄像等功能的管理。

8）錄像管理模塊主要完成對錄像資源的管理和控制，包括：檢索、播放、下載各類監控視頻錄像及管理本地和服務器中各類視頻錄像資源。

9）配置管理模塊實現視頻管理軟件的系統配置，主要包括用戶管理、操作權限管理、錄像參數的配置、資源調配、污染源告警設置、字典管理等功能。

3 結束語

遠程視頻監控為環境管理工作提供一個新思路。本系統目前運行平穩，在環保各個業務系統中得到廣泛運用，為環保監督管理工作做出了一定貢獻，但是由于受到硬件設備發展的限制和黑度分析算法成熟度的影響，本系統還存在一定缺陷。相信在未來信息技術的發展下，環保遠程視頻監控系統將會迎來美好的未來。

[1] 劉富強，盧赤班.數字視頻監控系統及其應用[M].北京：人民電郵出版社，2004.

[2] 徐華，基于IP的遠程視頻監控系統[J]，山東科學，2003，6（3）.