三、安防技术在水利行业的应用

　　1、高清技术

　　伴随着高清应用的日趋成熟，有些水利单位使用者也逐渐提出希望安装高解析或百万像素摄像机来监看大范围环境的需求。目前，在大坝、水库等重点应用领域的监控项目中，高清摄像机已经开始在部分点位试用。

　　(1)高清视频监控

　　早些时候，水利部门多采用探测器、采集仪等器材读取相关水文数据和水雨情。这类产品所需的传输条件并不高，GPRS无线传输都可以满足。然而，视频监控就大不一样，它不但需要一定网络带宽来保证，而且还必须保证线路足够稳定。而高清监控系统的要求就更高。水利部门过去建设或租用的网络线路主要是为水文采集和视频会商使用，在视频监控方面能基本满足标清视频的传输，所以目前在水利监控项目中采用高清方案也不是很多，一般是在重要的大中型水库、干流大堤、水利枢纽等场所有部分点位使用高清产品，配备了专线资源，可以实时监视。目前水利监控项目中应用高清主要是为了全局监控(如水库、枢纽)、远视距监视(如江面)，以及对水体表面的漂浮物辨析(油污、溺水者、泡沫、船只等)。

　　在现有的水利高清应用案例中，室外主要采用高清红外球机进行水库周边的视频监测，水利机房内较少采用高清设备，也有用到高清前端查看电表数据，高清设备一般不采用集中存储，用于抓拍和实时查看的比较多。

　　自HD-CCTV出现后，业内有关网络高清(高清IPC)和数字高清(HD-SDI)的应用优劣对比从未停下来过。在水利行业，业内人士给出这样的答案：受限于高清摄像机的价格和网络线路环境，一般只对少量重要点位进行部署，现在高清网络摄像机价格已经下降很多，但网络高清监控还需要用户提供足够带宽的网络资源，所以对于原来是模拟监控的，网络需要改造，原来是标清网络监控的，网络需要扩容;相对而言数字高清方案可以利用原有的模拟监控线路，只更换设备即可完成高清化改造，这是数字高清方案在从模数混合监控升级到高清方面的独特优势。

　　随着网络的改善，水利部门会优先扩大监控广度，而先进的视频压缩方式MPEG-4、H.264等的出现，也有助于加快水利视频监控布设的密度，其中高清应用会逐渐增多，但高清建设所占比例仍受网络制约，中短期还难以提升。在此过程中网络高清与数字高清将有一番较量。

　　(2)高清实时动态图片发布

　　高清视讯除了可以给监看人员提供优质的画质体验外，还为智能视频分析的打下结实的基础。然而，处在水利工程中的视频监控系统传输延时、不稳定等状况时有发生。水利监控领域的目标多是缓变的目标(例如水位的上涨，闸门的开启等等)，对传输的帧数要求并不苛刻，因而考虑到水利管理部门对监控的实时性要求，从监控对象，使用者网络环境以及互联要求等方面来分析，低帧率监控方式更为适合水利行业的网络特点和应用要求。

　　所谓实时动态图片发布系统即是在原有或者新建的视频监控系统基础上，增加图片服务器实现图片的实时发布和历史记录。系统采用实时截图的方式，对每路实时视频进行截图，生成图片上传到服务器并通过网络发布。系统自动传输最近的一张图片供网络用户监视，一般图片最大延时可控制在1帧/秒左右。

　　无论100万还是200万的高清前端，在该监控系统中都能获得全面直观的性能展现。而这“另类”高清方案也使得防汛抗旱中不漏掉任何一个细微关节，切实地保障到人民的生命和财产安全。

　　2、3G引领无线传输

　　由于行业的特殊性，无线传输一直在水利安防应用中占据一定比例，尤其在3G技术崛起后，无线传输获得更多项目的青睐。

　　水利安防系统中采用何种传输方式，一般会结合监控的要求和环境两方面来考虑，对于监控画面要求清晰、实时的点位(比如水库、堤围、渔港、枢纽等)，一般采用有线传输，会自建专网或租用运营商的专线资源(至少也有ADSL专线)，传输稳定、带宽充足，可以保障监控效果，问题是施工周期长、投入大、维护难度大，目前也基本只有电信运营商才愿意建设。一些无人值守泵站、河道监测站、水文站位于崇山峻岭深处或荒无人烟之地，或者即便在城区，但有线网络难以到达或者是投资收益比例差距较大，需要考虑无线网络(目前以2.5G/3G网络为主，也有考虑Wi-Fi的)或点对点传输通道(如微波无线扩频、OFDM、COFDM)，优势是架设周期短、成本低，但不如有线传输稳定，野外易遭雷击。从目前使用情况看，在视频监控逐渐规模应用于水利行业后，由于水利对国计民生的重要性，加上电信运营商的基础设施条件和业务选择性推动，有线网络仍是主要传输途径，也是水利部门的首选方式，从以往的项目建设经验看，至少占了七成以上。而无线传输在过去主要是作为水文采集和图片传输的通道，现在也是作为辅助手段来填补难以铺设线路的地域监控需求。

　　3G在通讯领域的成熟应用，为其在水利安防中的宏图施展铺平了道路，也无疑将极大的加速无线传输技术在水利安防监控中的应用，大幅降低布建成本后，在一定程度上解决线路被摧毁的问题。目前在3G方式下的视频传输最高可达到700Kbps的上传速度，一般也可在400-500Kbps左右，满足一般实时视频监控的要求。随着3G网络的覆盖建设，3G无线视频监控在水利行业肩挑重任。其主要应用于如下几个领域：

　　·有线网络无法到达或建设成本过高的地方，或者属于临时观测点，过一段时间可能更换位置的地方，可以用3G无线网覆盖，进行视频信息传输;

　　·由单人便携操作的移动监控设备，或叫单兵系统，用于机动性采集观测，或在抗洪救灾时到前线考察，实时传递到指挥中心便于决策;

　　·可遥控的无人机载监控设备，用于航拍，可到人员无法抵达的地方进行监控，比如寻找洪水中失踪人口、鸟瞰灾情地区。

　　3、智能视频分析

　　智能视频分析也是从其他领域平移到水利行业的。据了解，智能分析技术在水利安防的应用相对比较集中，主要是代替人眼观察，帮助用户完成环境扫描、自动报警，比如检测到水面漂浮物、水位超限、闸门未关、人员非法闯入等等。由于环境的差异，智能分析技术在水利安防应用中实现较高准确率的难度要大，一方面是当观察的场景范围较大时(检测水面漂浮物)，要准确提取目标较难，二是因为气象环境和场景中的各种物体带来的干扰因素很多，往往造成不是误报就是漏报，所以智能分析技术在水利行业应用仍有待挖掘。

　　水利行业的智能分析应用多表现为监控与报警的联动。现有的视频监控系统中，对突发事件和关注点主要依赖人工检查和分析，容易出现漏判和误判，同时随着视频监控系统的发展，系统规模越来越大，视频系统存储和包含的数据量往往以TB作为单位，形成了真正的海量数据，使水利部门工作人员的分析和处理工作量大大增加，从而影响了系统的应用效率。现有软件系统中和水利数据库的联动报警已经在一定程度上提高了用户的工作效率，对智能化做了初步的尝试，下阶段将在软件平台中加入智能分析技术，为用户提供一种可自动进行特征识别的软件系统，包括标尺刻度分析、闸门开启状态分析、禁止游泳区域警戒线分析等软件算法，提高用户工作效率，真正做到智能化监控。

　　智能分析技术虽然目前在水利安防环境中仍存在实用性的考验问题，但随着算法优化、技术改进，在局部的特定环境下，还是可以较稳定地发挥其作用，减少用户工作量，提高系统自动化水平。

　　4、热成像

　　客观来讲，热成像技术在安全防范领域热成像称不上什么新技术。然而，自2010年的热成像网络摄像机问世后，安防界再度掀起“热成像”的飓风，并将之吹到了水利应用领域。热成像技术一般用于夜间监控，在无光环境下实现对有热辐射物体的图像监控。在水利安防应用中，不论是防盗、防破坏的安防需求，还是防洪防灾的安防需求，夜间监控是必须考虑的，因为水利监控环境大都在野外，夜间基本没有环境光，虽然可以采用红外补光，但照射距离有限，功耗高(在需要自给电的环境不适合)，而且红外灯寿命不长(几个月到1年多不等)，时间久了照度也会衰减，所以热成像摄像机可以通过被动式接收物体的热辐射来形成图像，帮助用户观察夜间场景，作为低照度摄像机无法满足需求时的补充手段。

　　此外，3S(RS、GPS、GIS)技术也被带到水利行业，并获得广泛应用，与此同时，越来越多的安防数学模型、安防分析软件在水利工作中得到应用。