李瑛玉，周 潔，張 冰，陶 碩，吳 騫

（昆明市環(huán)境監(jiān)控中心，云南 昆明 650500）

0 引言

隨著全球工業(yè)化的深入發(fā)展，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，對環(huán)境的監(jiān)控和管理提出了更高的要求?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和國家信息化建設(shè)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(huán)境，為環(huán)境保護工作的科學(xué)化、規(guī)范化管理提供了全新的技術(shù)支持。在此基礎(chǔ)上各級環(huán)境保護部門建立了污染源信息系統(tǒng)和在線監(jiān)控系統(tǒng)等環(huán)保業(yè)務(wù)系統(tǒng)。由于污染源企業(yè)分布零散，污染事件大多為突發(fā)性事件，因而環(huán)保監(jiān)察部門無法對排污企業(yè)做到全天候監(jiān)督，環(huán)保安全隱患更談不上及時發(fā)現(xiàn)。為加強對大氣、水環(huán)境、企業(yè)廢氣、廢水排放以及對突發(fā)污染事件實現(xiàn)監(jiān)測、實時監(jiān)控和及時處理，預(yù)防和及時發(fā)現(xiàn)污染事故，迫切需要建一套能對大氣、水環(huán)境和各類污染源進行全天候遠(yuǎn)距離的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 建設(shè)目標(biāo)

環(huán)境視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)字視頻技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、地理信息等技術(shù)，結(jié)合視頻圖像分析技術(shù)[1]。大氣環(huán)境和水環(huán)境的監(jiān)控系統(tǒng)是在重點監(jiān)控區(qū)域內(nèi)安置高空視頻監(jiān)控設(shè)備，主要是煙塵監(jiān)控系統(tǒng)和水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)，完成對轄區(qū)煙塵排放、工地?fù)P塵、水環(huán)境和湖面水質(zhì)進行實時監(jiān)控。污染源監(jiān)控系統(tǒng)是在監(jiān)控企業(yè)在污染源處理處置場所、排污口、在線監(jiān)控設(shè)備附近安裝紅外高清監(jiān)控設(shè)備，完成對監(jiān)控污染物的處理處置和排放進行實時監(jiān)控。監(jiān)控點的視頻圖像信息經(jīng)過數(shù)字化處理，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)，將圖像信息實時傳輸?shù)江h(huán)境監(jiān)控中心，為環(huán)境管理人員提供第一手的、最直觀的現(xiàn)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(zhì)分析），為管理者提供超標(biāo)報警信息，并結(jié)合GIS，快速、準(zhǔn)確定位事故發(fā)生地或者污染違法地。同時在對排污企業(yè)安置污染源視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控點的視頻圖像信息經(jīng)過數(shù)字化處理，采用光纖傳輸方式，將圖像信息實時傳輸?shù)江h(huán)境監(jiān)控中心。監(jiān)控人員通過污染治理設(shè)施運行情況和污染物排放情況的直觀展示，提高環(huán)保部門監(jiān)管能力和執(zhí)法工作效率。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要分為3個部分：前端視頻設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心視頻監(jiān)控控制系統(tǒng)組成[2]，如圖1所示。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端監(jiān)控點、傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心視頻監(jiān)控控制系統(tǒng)3個部分組成。前端監(jiān)控攝像機采集現(xiàn)場視頻圖像，經(jīng)前端視頻服務(wù)器（或解碼器）將模擬視頻信號轉(zhuǎn)化壓縮為數(shù)字信號之后，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心視頻監(jiān)控控制系統(tǒng)對前端傳輸來的視頻信息進行存貯、分析和管理，并通過監(jiān)控中心管理系統(tǒng)實現(xiàn)視頻切換、存儲、檢索回放、及云臺鏡頭控制。

2 系統(tǒng)功能模塊與實現(xiàn)

根據(jù)環(huán)保監(jiān)控的業(yè)務(wù)需求，本系統(tǒng)的功能模塊設(shè)置如圖3所示。

1）視頻配置管理模塊提供對視頻設(shè)備的管理功能，主要有以下功能：在GIS圖層上增刪改重點監(jiān)控區(qū)域、監(jiān)控設(shè)備、視頻服務(wù)器、完成對視頻監(jiān)控設(shè)備接入IP和其他參數(shù)的配置功能。

2）視頻實時控制模塊提供視頻播放時對監(jiān)控設(shè)備管理控制功能，通過該功能實現(xiàn)在監(jiān)控過程中控制監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)、監(jiān)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(jiān)控設(shè)備選取、監(jiān)控區(qū)域控制放縮控制和GIS圖層選擇性顯示等相關(guān)GIS的操作。

4）監(jiān)控對象管理模塊提供對視頻監(jiān)控對象的管理功能。該模塊用于實現(xiàn)對重點監(jiān)控區(qū)域內(nèi)需監(jiān)控污染源、水面監(jiān)控預(yù)置點位和監(jiān)控區(qū)域內(nèi)需巡檢目標(biāo)和其相關(guān)屬性的設(shè)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(jiān)控對象為預(yù)置點位。

5）巡檢服務(wù)提供根據(jù)環(huán)保監(jiān)管工作目標(biāo)的需求，在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)已設(shè)置的監(jiān)控對象中選取需要監(jiān)控的對象，按環(huán)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(jiān)控設(shè)備可自行根據(jù)之前定義的巡檢策略自動完成巡檢工作任務(wù)。

6）黑度分析管理模塊。這是針對環(huán)保業(yè)務(wù)管理需求的功能模塊，其主要應(yīng)用于大氣環(huán)境和煙氣排口排放物的監(jiān)管工作中，其功能原理是通過對監(jiān)控對象進行實時抓拍，抓拍后的圖片和周圍環(huán)境圖片經(jīng)行比對，比對結(jié)果通過黑度分析算法折算出一個黑度數(shù)值。這個數(shù)值和監(jiān)控管理人員根據(jù)該污染源的排污標(biāo)準(zhǔn)預(yù)先設(shè)置的黑度數(shù)值進行比對，最終系統(tǒng)判別該監(jiān)控對象或煙氣排放口是否達(dá)標(biāo)排放。

7）視頻矩陣控制管理模塊主要完成對監(jiān)控中心電子顯示設(shè)備分屏顯示、播放調(diào)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(jiān)控視頻錄像及管理本地和服務(wù)器中各類視頻錄像資源。

9）配置管理模塊實現(xiàn)視頻管理軟件的系統(tǒng)配置，主要包括用戶管理、操作權(quán)限管理、錄像參數(shù)的配置、資源調(diào)配、污染源告警設(shè)置、字典管理等功能。

3 結(jié)束語

遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控為環(huán)境管理工作提供一個新思路。本系統(tǒng)目前運行平穩(wěn)，在環(huán)保各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)中得到廣泛運用，為環(huán)保監(jiān)督管理工作做出了一定貢獻，但是由于受到硬件設(shè)備發(fā)展的限制和黑度分析算法成熟度的影響，本系統(tǒng)還存在一定缺陷。相信在未來信息技術(shù)的發(fā)展下，環(huán)保遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)將會迎來美好的未來。

[1] 劉富強，盧赤班.數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)及其應(yīng)用[M].北京：人民電郵出版社，2004.

[2] 徐華，基于IP的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J]，山東科學(xué)，2003，6（3）.