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分析引大灌区信息化视频监视系统建设管理的要点

2021-07-01 70 上传者：管理员

摘要：引大工程建设完成了以水情监测、视频监视为核心功能的灌区信息化系统,本文结合引大视频监视系统实际情况,就视频监视系统建设管理的要点进行分析。

关键词：
信息化系统
引大工程
水资源保障
灌区监测
视频监视
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近年来，随着灌区信息化系统的广泛应用，信息化在助推灌区建设发展方面的作用受到各灌区的重视。为了进一步提升引大入秦工程的运行管理和水资源科学利用配置水平，增强兰州新区经济社会发展的水资源保障能力，提升引大入秦工程的经济效益和社会效益，从科学性、实用性、可靠性要求出发，建设了引大灌区信息化系统。该系统的核心是一个集远程数据监测、视频图像监控、通信传输网络及灌区应用系统于一体的综合信息处理系统。根据引大工程管理体制和运行机制，结合灌区信息化系统在各管理控制层的职能和功效，系统采用四级树状管理控制层次，如图1所示。

1、视频监视系统概况

视频监视系统是引大灌区信息化系统的重要组成部分，系统以光纤专网为数据传输通道，从总干渠渠首起，在总干渠、东一干渠、东二干以及黑武分干渠渠尾等37处，建立47个视频站点，实现引大渠首、总分水闸、庄浪河渡槽等重点建筑物以及重点渠段的视频监视，为供水调度和工程运行提供数字化信息。

2、系统构成

引大工程视频监视系统数据采集控制分为4个层级：一层前端为视频采集层，配置长距离激光高清云台摄像机或红外网络高清高速球形摄像机设备，大范围、全天候的监视水工工程设施和设备运行工况；二层为视频图像网络接入传输层，进行H.264/H.265压缩，所有视频监控点全部接入光纤专用网络；三层为视频图像信号的集中监控，视频资料存储和双码流转发，配置专业的视频集中管理平台，实现视频通道管理、视频图像访问授权认证、视频集中存储及多媒体转发功能；四层为控制访问层，配置专门的网络视频客户端，授权实时监看视频、查阅录像资料、进行视频轮巡、处理报警信息等（如图2）。

2.1 数据传输层

由于视频监视系统的特点是全天候在线、数据流量大，综合考虑信息化系统功能扩展，其传输通道应兼顾时延小、冗余大的设计思路，通过对公网—专网、自建—租赁、有线—无线传输方案进行分析，自建光纤专网成为首选。

引大视频监视系统数据传输系统采用自承式24芯光缆，并沿总干渠、东一干渠、东二干渠以及黑武分干渠敷设，再经东一干11支介入位于兰州新区的引大供水调度中心，建设覆盖总干渠、干渠、水管处、水管所及兰州新区供水中心的千兆交换式光纤通信专用网络。

光纤专网不仅在传输性能、稳定性方面完全满足信息化建设的要求，同时兼具传输安全和费用经济的特点。首先，光纤网络呈环网拓扑，避免了线性拓扑中一个节点中断（光缆断损或供电故障），造成上行网络脱节的问题；其次，有效防止了租用公网光缆造成信息孤岛问题，比无线传输方案在数据传输的稳定性和数据存储容量方面更具优势；最后，充分利用工程渠道隧洞多的特点，隧洞壁挂、或沿渠道架空敷设，光缆运行安全有保障（如图3）。

2.2 视频采集层

前端视频采集层由摄像头、电源、摄像机组成，摄像头是其核心设备，决定着视频监视系统的整体性能，引大视频监视系统主要采用200万像素、具备红外功能的球型网络摄像机，相比枪式摄像机，球机所具备的变焦功能能更好地满足重点建筑物和渠道的巡护管理要求，是视频监视系统的首选。同时，由于摄像机全天候运行，供电系统的稳定可靠十分关键，在充分考虑经济和实用的前提下，采用农村供电系统和太阳能电源各有优劣，农网稳定性有待提高，而太阳能电源直流供电更加稳定，但太阳能极板的功率和蓄电池的容量要结合当地日照情况通过研究实验进行优化，以确保太阳能电源的续航能力。此外，摄像机作为野外运行的电子设备，要防止雷雨天气下系统遭受雷电感应造成损坏，必须高度重视其接地系统的安装，本系统每个摄像机采用6块接地模块构成接地系统，确保接地电阻满足小于10欧姆的施工标准。

2.3 数据存储层

数据存储从视频传输方面来看主要分为本地存储和集中存储2种方式，其中本地存储通过本地视频录像机经交换机上传数据至供水调度中心视频服务器，确保视频数据的可靠存储，同时有效降低网络传输的载荷，优化网络传输特性，是视频系统的首选。考虑到视频监视点的离散程度并兼顾效益经济，本系统部分摄像机直接通过交换机传输视频图像，设计存储周期为3周覆盖更新。

视频存储系统在技术性能指标之外，更为重要的是视频数据的安全性，因此，必须通过软硬件两个方面同时增强系统的安全性，以满足视频图像的安全性。从系统层面设计考虑采用双机冗余热备、硬件防火墙、入侵检测、网络防病毒、VLAN划分、应用层访问控制、VCL、数据定时备份等技术手段，设置单向隔离网闸，实现控制区和管理区的数据访问和指令发送，设置多级数据库访问权限，加强网络层信息交换、访问、登录，从物理层面到逻辑层面，从网络到应用，建立层层防护的信息安全防护体系，保障系统免受各类攻击，满足视频存储和访问的安全需求。

2.4 视频访问层

视频应用平台是查询视频图像数据的窗口，要求具备稳定性与可操作性，引大信息化系统综合管理平台提供视频查询接口，综合平台采用Web+GIS云架构，以应用服务器作为中间层，将用户请求和数据库服务器连接起来，集成包括渠系信息、地理信息、水量信息、量水堰信息、计量模型信息、视频监控信息、相关的管理信息和其他信息等。用户按照管理权限登录系统并分层访问视频图像、供水调度和工程管理信息（如图4）。

3、视频监视系统运行情况

视频监视系统自建成并投入运行以来，视频图像清晰，传输持续稳定，图像信息访问快速便捷，达到设计的预期要求。视频监视系统的应用，从根本上改善了传统的工程巡护方式，尤其针对引大工程穿越高山峡谷，所处沟壑纵横，交通条件差的情况，降低了人工巡护的难度，提高了工作效率，有力地保障了工程安全运行，助推了工程管理水平不断提高。

4、结语

视频监视系统全天候运行于山大沟深的野外环境下，既存在环境制约因素，又在传输带宽和稳定性方面要求高，相对室内运行的信息化设备，建设及运行管理难度较大。为保障其长期稳定运行，项目要在坚持设计标准和施工规范的基础上，结合工程和环境因素的实际，通过加强质量监督工作，进一步优化设计、施工管理，从系统需求分析、框架设计到设备选型、安装调试等各个环节，严格控制质量标准，力争建设一个高标准、高质量的视频监视系统。

文章来源：安建民,王剑.浅谈引大灌区信息化视频监视系统建设管理要点[J].农业科技与信息,2021(12):91-94+96.