智能視頻監控系統在保護環巢湖流域生態環境中的應用

賈海陶 范超

（安徽廣播影視職業技術學院信息工程學院，中國鐵塔股份有限公司合肥市分公司，安徽 合肥 230011）

巢湖，是中國五大淡水湖之一，素有魚米之鄉著稱。合肥市是全國唯一懷抱淡水湖的省會城市，巢湖成為合肥的獨特資源和靚麗名片，打造“大湖名城、創新高地”的理念成為合肥建設創新型城市的主要特色和核心要求。環巢湖流域有著豐富的自然資源和物質文化遺產資源。近年來隨著巢湖流域人口增長和經濟發展，特別是近年來種植養殖業、旅游業以及沿湖工業和城鎮化不斷發展，保護一湖清水的壓力越來越大。利用智能視頻監控系統，可以逐步完善巢湖水域治理措施，大力提升生態環境的整治力度，從而實現環境治理和生態保護的可持續性發展。

一、環巢湖流域的現狀及存在問題

隨著環巢湖流域城市的發展，區域內養殖業、旅游業以及沿湖工業和城鎮化不斷地發展以及市場的需求擴大，安徽省專設治理五大淡水湖之一巢湖的管理機構，實現對巢湖的綜合治理。并響應國家對環境保護的要求，環巢湖整體生態環境需要加快的改善，也為子孫后代留下良好的生存環境。例如：每年的巢湖漁火音樂節，合肥市民和各地游客都能欣賞到漁火映湖、激光伴漁火的盛大場景。巢湖民歌、湖鮮美食節、漁網文化展演等活動可以讓市民們充分領略大湖名城的人文之美、湖光之美和民風之美。那么，巢湖流域的保護是廣大市民們的共同心聲。需要管理機構通過信息化和智能化的科技手段全面監控巢湖水域的藍藻水華、水質水位、漁業捕撈、污水排放、航運交通、旅游和賽事區安全及工農業生產等實時情況，實時掌控湖區及各入湖口水質情況，對湖區進行全方位實時視頻監控，直觀實現巢湖的動態觀測。逐步完善巢湖水域治理措施，大力提升生態環境的整治力度，從而實現環境治理和生態保護的可持續性發展。

巢湖的綜合管理方面，目前存在如下比較突出的問題：

（一）環保：近年來，巢湖水域各類水質問題突出，尤其是溫度高時，湖面藍藻爆發嚴重。

（二）交通：船舶進出港易出現擦碰事件。

（三）水利：進入汛期時，連續暴雨會引起洪澇災害，引起湖水淹沒湖區周邊環湖道路，防汛問題突出。

（四）漁政：湖區禁漁期內，時常出現區域內偷捕現象。

（五）水產：近些年，隨著巢湖水質受到破壞，巢湖的水產資源和魚類物種受到影響，保護巢湖水產物種迫在眉睫。

（六）旅游：近年來，環巢湖周邊開發湖光山色文化游、溫泉保健度假游、兩岸觀光休閑游、農家親水生態游、水戰遺跡科考與紅色旅游等，吸引全國各地的大量游客。旅游開發的環境保護迫在眉睫。

（七）其他：環湖漁民自然村多，湖邊漁民居住集中；湖邊漁船?？考校瑫r有漁船丟失或財物被盜；湖邊是漁民捕撈漁獲物交易集中的地方，隨著環湖大道通車，人流量大，人員復雜，湖邊矛盾糾紛較多。

為了解決巢湖生態環境的相關問題并更好的響應國家政策，必須實現實時掌控湖區及各入湖口水質情況，并有效引導和服務巢湖旅游業，有序管控漁政業務發展，提升防汛指揮調度能力，合理利用巢湖水資源，需要對環巢湖周邊進行全方位智能視頻監控，直觀、動態獲取巢湖流域的實時視頻，實現巢湖湖區的動態綜合監管。

二、智能視頻監控系統的應用

（一）智能視頻監控系統的需求分析

智能視頻監控系統的建設主要是利用流媒體技術和計算機網技術，實現環巢湖流域環境的時實動態數據采集和傳輸，根據可視化的視頻數據信息，可以進一步提升環巢湖流域的管理、觀測和監測，對重大事件和自然災害，能夠及時快速的處理。智能視頻監控系統的設計主要包括：前端監控子系統、網絡傳輸子系統、管理平臺子系統、監控中心子系統和存儲子系統。

1.前端監控子系統：主要實現對重點觀測區域的部分覆蓋，將現場的實時圖像和視頻數據傳回指揮中心，及時發現環巢湖湖面生態環境異常、湖堤異常、重點涵道口排污異常等情況，同時能通過攝像機真實記錄異常發生前、發生過程中以及發生以后現場的真實情況，管理人員可以通過視頻數據對異常事件進行處理，今后，對異常事件可以進行有效地預防和治理。

2.網絡傳輸子系統：視頻監控傳輸的數據對網絡傳輸和視頻圖像質量的要求非常高，就需要采用運營商數據專線方式，網絡的穩定性較好。網絡采用IP網絡架構(如圖1)，管理中心機房部署核心交換機，漁政總站部署一臺接入交換機，漁政分站各部署一臺接入交換機，若干個前端點位各部署一臺接入交換機。主要實現對前端監控點位以及漁政分站和漁政總站的數據之間的數據交互的需求。網絡和服務器需采用入侵防御系統和防火墻策略對網絡進行防護，服務器和客戶端需安裝殺毒軟件進行防護。

3.管理平臺子系統：子系統能夠實現不小于500路前端視頻接入，具備視頻預覽，錄像存儲管理，用戶管理、解碼上墻，報警聯動，手機APP等功能，并符合GB/T 28181-2016標準，平臺預留并提供相關接口和SDK，支持相關共享平臺進行對接。實現對前端視頻預覽，錄像存儲管理等需求。通過手機APP能夠實時監看環巢湖流域的周圍的情況。

4.監控中心子系統：監控中心分為總站監控和分站監控，實現對所屬視頻監控點視頻資源圖像展示、UPS供電以及機房硬件支撐的需求。電視墻是監控中心常用的監控設備，由監視器組成，能夠放大監控畫面，便于監控人員觀看。平臺支持將監控畫面上傳到電視墻上播放。支持將不同的視頻信息顯示到大屏顯示器上。支持同時顯示實時視頻，錄像視頻，輪巡視頻等不同的視頻信息。

5.存儲子系統：視頻監控回路獲取的視頻數據需要很大的存儲空間來存儲數據。存儲系統按照兩級(一總多分)的存儲架構進行設計，分別為一級管理中心存儲和二級漁政分站存儲。

一級管理中心存儲， 主要采用集中的IP-SAN網絡直存的方式，負責對監控點位的視頻數據進行存儲。例如：設置33個監控點位，則需要有17臺環湖監控一體機，16臺環湖監控高速球和33臺防盜攝像機等設備實現對視頻資源的存儲。

充分考慮未來擴容、升級的平滑過渡，設計IP-SAN架構是本方案最佳選擇，是目前比較成熟的廣泛應用于監控領域的存儲架構。

（二）智能視頻監控系統的架構

環巢湖流域智能視頻監控系統遵循安全保障與標準規范體系進行設計，系統按照五層架構進行設計，包括感知層、網絡層、支撐層、應用層和展示層。

感知層：主要包括環湖監控高速球機、環湖監控一體機和防盜攝像機等各種類型傳感器，獲取高清視頻數據或其它數據。

網絡層：主要是指用來承載本次環巢湖流域視頻監控系統數據交互的巢湖省巢管局視頻專網，根據不同的業務需求和用戶特點，最終業務應用和支撐平臺部署在不同的網上。相關網絡包括環湖監控視頻專網和互聯網等。

支撐層：主要包括存儲、操作系統、中間件、服務器等。存儲設備主要用于存儲本次環巢湖流域視頻監控系統的視頻等相關數據；操作系統、中間件主要用是用于部署在本次環巢湖流域視頻監控系統平臺服務器的底層軟件環境，服務器用于部署本次環巢湖流域視頻監控系統應用平臺軟件。

應用層：主要包括視頻監控管理平臺，能夠實現視頻調閱、視頻錄像回放、報警聯動、電視墻管理等功能。

展示層：主要包括漁政總站監控中心、漁政分站監控中心顯示終端和相關電視墻等。

（三）智能視頻監控系統

智能視頻監控整套系統主要包括前端監控子系統、網路傳輸子系統、存儲子系統、視頻監控管理平臺子系統、監控中心子系統、安全防護及報警系統等部分組成?？傮w設計為前端監控子系統，按照每個點位監控距離和范圍不同，大致分為以下兩類監控點位，其分別采用環湖監控一體機+一臺防盜攝像機和環湖監控高速球+一臺防盜攝像機的方式實現。實現對重點觀測區域的部分覆蓋，將現場的實時圖像傳回指揮中心，及時發現環巢湖湖面生態環境異常、湖堤異常、重點涵道口排污異常等情況，同時能真實記錄異常發生前、發生過程中以及發生以后現場的真實情況，從而對異常事件進行處理以及對以后的異常事件的預防、治理提供真實有效的直觀資料。網絡傳輸子系統采用租用運營商的專線方式，各前端視頻點位和漁政分站分別通過專線與信息中心機房互聯；存儲子系統按照兩級(一總多分)的存儲架構進行設計，一總采用集中的IP-SAN網絡直存的方式，多分采用相對分散的網絡硬盤錄像機存儲方式；每個觀測點安裝2臺監控攝像機，一個為環巢湖生態觀測監控，一個為觀測點設備防盜監控，每路圖像（1080P）所需要的帶寬4-8M，因此每個觀測點的數據專線帶寬設計為10M（充分考慮冗余以及未來就近增加補盲）。漁政分站網絡接入帶寬設計為30M，漁政總站通過局域網訪問（同時實時瀏覽約8-12路視頻圖像)；管理總局信息中心機房采用1條1000M帶寬線路接入。視頻監控管理平臺子系統能夠實現前端視頻接入，具備視頻預覽，錄像存儲管理，用戶管理、解碼上墻，報警聯動手機APP等功能，視頻監控中心子系統能夠實現不小于500路前端視頻接入。安全防護主要包括服務器防護和網絡防護，充分考慮網絡接入安全性能，配置防火墻和入侵防御設備實現外網的惡意攻擊的防護機制。報警系統采用人工報警和視頻智能分析報警系統，通過人為觸發前端桿件上手動報警按鈕的報警信號，通過攝像機的報警輸入接口轉換成網絡信號，實現視頻信號與報警信號傳輸至系統平臺，最終實現報警信號與視頻信號聯動。

三、小結

環巢湖流域智能視頻監控系統，可以極大的改善巢湖周邊的生態環境、人居環境和旅游環境，提升管理部門的綜合管理能力和治理能力，對重大活動和重大事件，可以實現快速反應、高效處置。對防汛指揮調度工作提供科學輔助決策，以防造成重大災害損失。能夠及時發現和處置漁民偷捕的情況，并為漁政執法提供有效證據，保障居民生命財產安全。保護巢湖流域資源，改善生態環境，提高生物多樣性，維護自然生態平衡，實現綠水青山，彰顯合肥市“大湖名城、創新高地”的良好社會形象。