智能視頻監控系統在環(huán)保系統中的應用

我國環(huán)保監測系統產(chǎn)生背景

慧聰安防網(wǎng)訊 改革開(kāi)放以來(lái)，隨著(zhù)人口的增長(cháng)，工農業(yè)生產(chǎn)和城鎮建設的迅速發(fā)展，我們賴(lài)以生存的環(huán)境也因不斷的資源開(kāi)發(fā)、工農業(yè)生產(chǎn)等，造成了水污染、空氣污染、固體廢棄物污染、和外來(lái)物種入侵等的環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題。環(huán)境突發(fā)事件呈逐年不斷上升的趨勢。如何在保持經(jīng)濟高速發(fā)展的同時(shí)，從源頭減少污染物和氣體排放，積極推動(dòng)經(jīng)濟和環(huán)境的可持續發(fā)展，保護好人類(lèi)的生存環(huán)境已成為一個(gè)十分急迫的問(wèn)題。中國政府高度重視環(huán)境問(wèn)題，環(huán)保部門(mén)為了更好的從源頭治理環(huán)境污染問(wèn)題明確要求對國家重點(diǎn)監控的污染源和治理設施實(shí)行自動(dòng)在線(xiàn)監控。

基于上述背景，各種各樣的環(huán)保監測系統應運而生，并得到了廣泛部署和應用。

早期環(huán)境監控系統的組成

早期環(huán)境監控系統網(wǎng)絡(luò )層次從底層逐級向上可分為現場(chǎng)層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層和中心監控層三個(gè)層次?，F場(chǎng)層包括數據采集傳輸儀和各種監測、采樣設備。完成數據采集、存儲、發(fā)送及命令接收等方面的功能。

網(wǎng)絡(luò )傳輸層指用于實(shí)現數據傳輸的網(wǎng)絡(luò )實(shí)體，包括有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)兩種方式。

中心監控層即監控中心監控平臺。它通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸層和現場(chǎng)層相互通訊，交換數據、指令下達，以實(shí)現對現場(chǎng)層的集中遠程監控。

早期環(huán)境監控系統的基本功能

污染源排放在線(xiàn)監測：煙塵（煙塵、SO2、NOx）、污水（COD、流量、TOC、總磷、氨氮）、污染源噪聲；

環(huán)境質(zhì)量在線(xiàn)監測：空氣質(zhì)量、地表水、環(huán)境噪聲；

治污設備運行狀態(tài)監測：現場(chǎng)儀表運行狀態(tài)、治污設備啟停狀態(tài)。

早期環(huán)境監控系統的發(fā)展瓶頸

早期絕大部分環(huán)保監測系統僅僅實(shí)現了數據監測功能，比如實(shí)時(shí)采集和監測排污點(diǎn)的二氧化硫和化學(xué)需氧量排放量，而沒(méi)有實(shí)現圖像監控功能，不能直觀(guān)的看到排污點(diǎn)實(shí)際圖像，對污染的實(shí)際狀況掌握不夠充分。

目前在建設環(huán)保監控系統的時(shí)候，有的系統集成商加上了視頻監控功能，但通常是基于本地化的監控應用，各個(gè)監控點(diǎn)獨立組建監控體系。雖然也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接，實(shí)現簡(jiǎn)單的調閱圖像功能，但是由于缺乏統一的規劃和設計，對于如何根據環(huán)境監控業(yè)務(wù)特點(diǎn)更加方便靈活的調閱圖像、數據及出現突發(fā)環(huán)境事件的應急指揮還缺乏足夠的思考，造成了環(huán)境監控工作的被動(dòng)。每當環(huán)境污染事件發(fā)生時(shí)，錄像畫(huà)面只能勉強呈現污染現場(chǎng)的輪廓，污染細節卻模糊不清，也根本起不到提供現場(chǎng)證明、線(xiàn)索的關(guān)鍵作用。制約了環(huán)保監控系統對染污源監測管控的整體效果。

環(huán)保監控市場(chǎng)的新需求

為了更好應對環(huán)境污染問(wèn)題，現在的環(huán)保系統，除視、音頻監控外，已越來(lái)越呈現出污染源監控圖像與數據的同步顯示、智能化分析、數據異常告警聯(lián)動(dòng)、突發(fā)環(huán)保事件的可視化預案處置、應急指揮調度等一系列應用趨勢。在環(huán)保視頻監控中融入智能分析與預警、預測成為目前各環(huán)境視頻監控所必須俱備的功能。

監控視頻分析技術(shù)在環(huán)保系統中的應用

目前環(huán)保監測系統和視頻監控系統的結合，使環(huán)保監測處于“看得到的階段”，“看得到”即環(huán)境監控人員通過(guò)遠程傳送過(guò)來(lái)的視頻監控圖像采用人眼監控的方案觀(guān)測污染源實(shí)時(shí)排放圖像。由于大部份污染物的排放具有間歇性，加之本身視頻監控點(diǎn)位多，數據量大給環(huán)保工作人員造成很大的工作負擔，通常在執法與取證時(shí)需要從海量的視頻監控數據中選取某個(gè)特定時(shí)間節點(diǎn)的視頻監控圖像，同時(shí)不俱備圖像自動(dòng)抓拍功能。因此在環(huán)保監控與執法方面一般存在取證難，執法難的問(wèn)題。

iVAS智能視頻分析系統介紹

智能視頻分析技術(shù)是在不改變原有視頻監控結構的基礎上，對視頻畫(huà)面中不同的目標和行為作出準確的識別和判斷，對異常事件快速作出響應，及時(shí)提示監控人員。中國安芯的iVAS智能分析系統可提供物體移動(dòng)檢測、移動(dòng)物體檢測、物體滯留檢測、定向移動(dòng)檢測、徘徊檢測、活動(dòng)檢測、密度檢測、速度檢測、智能防尾隨、客流量統計及車(chē)流量統計等多種報警規則設置，以便于不同場(chǎng)景的應用。且能做到通過(guò)后端服務(wù)器中的智能分析模塊按照預先設定規則對所監控的畫(huà)面進(jìn)行不間斷全天候監控，通過(guò)運行高級智能算法大幅提高報警精確度與響應速度，并可有效利用和擴展視頻資源的用途。

（1）、物體移動(dòng)監測（VMD）

使用此規則可在視頻畫(huà)面上用鼠標直接畫(huà)出需要監控的警戒區域，并且定義需要監控的闖入物體的大小，如車(chē)輛大小、人的大小等，避免因小動(dòng)物或其他不同大小物體闖入警戒區而產(chǎn)生誤報。當有符合條件的目標闖入警戒區域時(shí)，視頻分析立刻報警，框出目標并描繪目標的運動(dòng)軌跡。

（2）、物體滯留監測

使用此規則可在視頻畫(huà)面上用鼠標直接畫(huà)出需要監控的警戒區域，并根據不同環(huán)境定義需要監控的滯留物大?。ㄈ绨?、手提箱，或車(chē)輛等）和滯留時(shí)間的長(cháng)短。當有符合預定義大小的滯留物被棄置在警戒區內超過(guò)預定時(shí)間時(shí)，系統能夠立刻識別并發(fā)出報警信息，將滯留物框住以提醒監控人員。

（3）、突然出現監測

使用此規則，可在視頻畫(huà)面上為通道口、樓梯口或庫房?jì)鹊刃枰叨冉鋫涞膮^域劃定需要監控的警戒區域。當有人員或物體突然出現在警戒區域內，系統能立即報警，并將該人員或物體的輪廓顯示出來(lái)。

（4）、定向移動(dòng)監測

使用該規則，可在視頻畫(huà)面上的劃定需要監控的警戒區域，定義需要監控的進(jìn)入物體的大小和需要監測的特定進(jìn)入方向。當有人員或車(chē)輛從所定義的特定方向進(jìn)入警戒區域時(shí)，系統能立即報警，并將該人員的運動(dòng)軌跡顯示出來(lái)。有人員或車(chē)輛從其他未指定方向進(jìn)入該區域時(shí)，系統不做出反應。

（5）、物體啟動(dòng)監測

使用此規則，可在視頻畫(huà)面上劃定需要監控的警戒區域。當警戒區域內的某個(gè)物品被取走或場(chǎng)地內某車(chē)輛離開(kāi)后，系統能立即識別并將該移動(dòng)物品或車(chē)輛的原始位置以輪廓的方式顯示。

（6）、移走物體監測

使用此規則，可在視頻畫(huà)面上用鼠標將被監控物體劃定為需要監控的目標。當目標物體被取走、移動(dòng)后，系統立即識別并發(fā)出報警，將被移走物體原始的位置以輪廓方式顯示。

（7）、移動(dòng)路徑監測

使用此規則，可在視頻畫(huà)面上劃定需要監控的兩個(gè)警戒區域A和B，定義需要監控的闖入物體的大小，避免因小動(dòng)物闖入警戒區域而產(chǎn)生誤報。當有人員從警戒區域A進(jìn)入B（或B進(jìn)入A，或雙向）時(shí)，系統能立即報警，并將目標的運動(dòng)軌跡顯示出來(lái)。

（8）、徘徊監測

使用該規則，可在視頻畫(huà)面預先劃定需要監控的警戒區域，定義需要監控的物體的大?。ㄈ缛梭w的大?。┖徒古腔驳臅r(shí)間長(cháng)短（如5分鐘）。當有人員在警戒區域內徘徊超過(guò)定義的時(shí)間后，系統立即報警，并將該人員的運動(dòng)軌跡顯示出來(lái)。

（9）、速度監測

使用該規則，可在視頻畫(huà)面上預先劃定需要監控的兩個(gè)警戒區域A和B，并定義通過(guò)兩區域的時(shí)間值和需要監控的闖入物體的大?。ㄈ缛梭w的大?。?，當有目標從警戒區域A進(jìn)入B所用時(shí)間少于設定時(shí)間時(shí)，觸發(fā)超速警報(或多于設定時(shí)間，觸發(fā)低速警報)，系統能立即報警，并將該目標的運動(dòng)軌跡顯示出來(lái)。

（10）、密度監測

使用該規則，可在視頻畫(huà)面上預先劃定需要監控的警戒區域，并設定超過(guò)或低于密度百分比值和持續時(shí)間，當圖像上有物體覆蓋，遮擋，變化的面積超過(guò)或低于設定百分比，并持續保持設定的時(shí)間值后，系統能立即報警，變化百分比實(shí)時(shí)顯示。

（11）、活動(dòng)監測

使用該規則，可在視頻畫(huà)面上劃定需要監控的警戒區域，并設定超過(guò)或低于區域百分比值和持續時(shí)間，當圖像上有持續運動(dòng)或變化物體的面積超過(guò)或低于設定百分比，并保持設定的時(shí)間值后，系統能立即報警，變化百分比實(shí)時(shí)顯示。

系統設計方案

自2006年開(kāi)始我國開(kāi)始建設環(huán)境在線(xiàn)監測系統，至2012年底止，我國環(huán)境在線(xiàn)監測系統以完成90%以上的市級環(huán)境保護單位完成系統建設。由于各地對環(huán)境監測系統的監測要求不同，各地建設標準也各不相同，加之自2006年至今，視頻監控技術(shù)已經(jīng)從傳統的模擬視頻監控跨入數字高清視頻監控時(shí)代。由于歷史原因；監控廠(chǎng)商所使用的協(xié)議各不相同，而且各地視頻監控系統幾乎都是分期建設。

環(huán)保視頻監控正在向統一平臺多系統接入，智能分析的方向發(fā)展，中國安芯數字發(fā)展有限公司研發(fā)的智能分析預警預測平臺可實(shí)現不同系統，不同硬件，不同協(xié)議的監控設備綜合接入提供了一個(gè)統一，完整的平臺和解決方案。

該系統易于與DVR（硬盤(pán)錄像機）、NVR（網(wǎng)絡(luò )視頻錄像機）、VMS（視頻管理系統）等設備或系統集成，無(wú)縫賦予任何新的或現有監控系統以強大的視頻檢測能力。智能視頻分析系統采用先進(jìn)的行為跟蹤技術(shù)來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監測，能將現有監測設備的視頻數據轉換為實(shí)時(shí)信息，一旦預設的報警規則被觸發(fā)，就發(fā)出報警信息。

系統可解決問(wèn)題

（1）、水質(zhì)遠端監控

系統可隨時(shí)對水質(zhì)、水位進(jìn)行遠端實(shí)時(shí)監控，發(fā)現情況異常立即報警；當水庫，大壩水面出現各類(lèi)漂浮物（垃圾），漂流物（原油）時(shí)，智能視頻分析視頻畫(huà)面立即報警，并聯(lián)動(dòng)水質(zhì)在線(xiàn)監測設備進(jìn)行水樣的抽取，檢測。

系統還可對整個(gè)水域范圍進(jìn)行整體布防?？捎行Х乐狗欠ㄈ藛T進(jìn)入水域保護區；能極大地減輕監控人員的工作強度和監控投入。

（2）、水位遠端監控

由于水源保護區一般都位于人口較為稀少的地帶，水位的高低可及時(shí)反應出當地在某個(gè)特定時(shí)間段內人們的用水情況，為環(huán)保部門(mén)調度和用水控制提供決策和依據。也為防旱防汛方案的制定提供參考。安芯數字研發(fā)的智能分系統可根據當時(shí)實(shí)際情況及時(shí)標定水位情況，當水位高于或低于某一標定值時(shí)即發(fā)出報警，提醒相關(guān)工作人員采取相應措施。

（3）、黑度分析

傳統黑度監測需要工作人員到現場(chǎng)、每個(gè)人同一時(shí)間只能監測一支煙囪；而中國安芯黑度分析系統坐在辦公室里即可，可以同時(shí)監測多支煙囪，全天候監測。提高了黑度值的準確度及精度。傳統黑度值為人為判斷，誤差較大，黑度分析采用計算機軟件，黑度值科學(xué)、準確、精度高。為環(huán)保執法、征費保留事實(shí)依據。中國安芯黑度分析可以實(shí)現拍照、錄像，數據存儲，保留事實(shí)依據。系統實(shí)現與污染源在線(xiàn)監測系統及環(huán)保綜合業(yè)務(wù)系統的無(wú)縫對接，徹底實(shí)現煙氣黑度監測信息化。支持當前流行的網(wǎng)絡(luò )視頻流，很好的解決了視頻監控點(diǎn)和監控點(diǎn)之間，監控點(diǎn)和監控中心之間的空間距離問(wèn)題，大大的節約了客戶(hù)的項目成本，受客觀(guān)條件影響小，適應性強。廣泛應用于冶煉、石油化工等高污染行業(yè)。

針對煙氣排放口煙氣排放情況實(shí)時(shí)錄像與拍照，與黑度析軟件相結合為環(huán)境監控與執法部門(mén)提供依據。

（4）、化工企業(yè)污水處理系統監控

智能分析系統通過(guò)對化學(xué)工廠(chǎng)污水處理設備視頻、音頻以及數據的獲取和分析，判別設備工作是否正常，如出現污染物超標等異常情況，則會(huì )自動(dòng)進(jìn)行報警，提示環(huán)境監測和管理部門(mén)注意并及時(shí)進(jìn)行處理，遏制重大污染事件的發(fā)生。系統可以很好地掌握到企業(yè)污染設備有無(wú)正常運轉、有無(wú)偷排現象，也便于實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測相關(guān)數據。

（5）、高空視頻監控

在環(huán)境監測的中心區域或主要地點(diǎn)安裝攝像機，視頻服務(wù)器連接上攝像機，并將前端站點(diǎn)采集來(lái)的視頻經(jīng)過(guò)壓縮編碼通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò )直接傳輸至監控中心的中心服務(wù)器上，監控人員可以直接用PC機登陸中心服務(wù)器，實(shí)時(shí)觀(guān)看前端視頻。

攝像機采用高倍變焦的鏡頭，光學(xué)變焦有效距離能清楚看到3Km之外的場(chǎng)景，配合高清晰彩色攝像機，適合對區域大面積監控，視頻接入網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器，傳輸到監控中心。

（6）、防固體廢棄物生活垃圾胡亂傾倒監控

在工廠(chǎng)集中區和生活區集中區附近容易被傾傾倒固體廢棄物和垃圾的地點(diǎn)設置監控點(diǎn)。利用安芯數字智能分析系統的物體滯留檢測、移動(dòng)路徑檢測等分析規則，當出現亂倒垃圾現象及時(shí)報警，保留違法證據，并可聯(lián)動(dòng)執法機關(guān)信息平臺，顯示違法地點(diǎn)。

（7）、外來(lái)物種入侵監控

外來(lái)生物入侵，是對于一個(gè)特定的生態(tài)系統與棲息環(huán)境來(lái)說(shuō)，非本地的生物（包括植物、動(dòng)物和微生物）通過(guò)各種方式進(jìn)入此生態(tài)系統，并對生態(tài)系統、棲境、物種、人類(lèi)健康帶來(lái)威脅的現象。我國改革開(kāi)放以來(lái)在對外交流的過(guò)程中不斷出現外來(lái)物種入侵的情況，特別是植物入侵。外來(lái)物種對我國的生態(tài)系統造成了巨大的破壞，也給環(huán)保工作帶來(lái)了極大的困難。

利用數字智能分析系統的密度檢測分析規則，可以對監控點(diǎn)的物種（如水葫蘆）發(fā)展面積進(jìn)行監控?？稍谝曨l畫(huà)面上預先劃定需要監控的警戒區域，并設定超過(guò)或低于密度百分比值和持續時(shí)間，當圖像上有物體覆蓋、遮擋、變化的面積超過(guò)或低于設定百分比，并持續保持設定的時(shí)間值后，系統能立即報警。

結束語(yǔ)

在國家高度重視環(huán)保節能的政策環(huán)境下視頻監控平臺的統一化，行為分析的智能化正成為環(huán)保視頻監控的一個(gè)發(fā)展趨勢。一套統一的，智能化的視頻監控系統正為我國環(huán)境保護事業(yè)的發(fā)展提供強有力的支撐。