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环保安防发展趋势:污染源监测与视频监控整合应用
2014/8/1 10:30:00      来源:《中国安防》    作者:王彦景
   目前,全国绝大部分省份的重点污染源和重点治污设施,包括排污化工企业、化工园区和重点污水处理厂等,都已经建设了污染源在线监测系统,实现了对主要污染物排放情况的实时在线监控,但对环保部门而言这还远远不够,因为目前绝大部分的监测系统仅仅实现了数据监测功能,比如实时采集和监测排污点的二氧化硫和化学需氧量排放量,而没有实现图像监控功能,不能直观地看到排污点实时图像,另外也无法杜绝这些企业弄虚作假的可能。

  目前,全国绝大部分省份的重点污染源和重点治污设施,包括排污化工企业、化工园区和重点污水处理厂等,都已经建设了污染源在线监测系统,实现了对主要污染物排放情况的实时在线监控,但对环保部门而言这还远远不够,因为目前绝大部分的监测系统仅仅实现了数据监测功能,比如实时采集和监测排污点的二氧化硫和化学需氧量排放量,而没有实现图像监控功能,不能直观地看到排污点实时图像,另外也无法杜绝这些企业弄虚作假的可能。所以,建立以环保部门为中心、相关排污企业为分支点的污染源视频监控系统迫在眉睫。以下以一个典型的案例来介绍视频监控在环保行业的应用。
  项目需求
  某环保局管辖100个化工厂,其对视频监控系统建设的需求有:一是每个化工厂大概5-6路排污口需要视频监控,这些化工厂的视频通过互联网接入环保局。二是环保局后端对所有视频集中管理,要求可以存储30天的视频数据;另外,监控中心配置有4个可拼接的电视墙,要求所有视频除在PC上显示外,还可以在电视墙上显示,报警时自动将相关视频切换到电视墙上;在显示视频时,要叠加前端监控点的汅染源监测数据。这样的系统在实现排污点数据监测的同时进行更为直观的排污点实时视频浏览和排污点监控录像调用,从业务上必将帮助各级环保部门有力地提升监督能力和监管效率。
  项目建设难点分析
  这样的一套系统,有以下建设难点:
  1.污染源在线监测系统的数据获取问题
  因为视频要叠加污染源检测数据,这样如何取得这些数据就是重点。目前有以下几种方式:一是污染源在线监测系统给出开发接口。一般情况下,经过环保部门沟通协调,污染源在线监测系统的软件开发商可以给出开发接口,常见的开发接口是提供一系列WEBService调用,也有部分开发商直接给出了数据库存储过程调用等。
  然而,并不是每个在线监测系统的软件开发商都很配合,这样就必须从监控系统的物理链路上下文章。第二种做法是常见的污染源监测的采集单元保持不动,但数据传输单元可以增加第二个主站站点,这样数据通过GPRS发送时相当于一路信息发给原在线检测系统,还有一路信息推给我们新增加的一个接收处理服务器,这些信息因为符合国家标准规范,事实上我们也可以完整解析出来。
  2.OSD视频叠加
  这一块对视频监控平台软件的开发商来说根本不是问题,首先如果视频设备支持,那么直接可以调用其SDK就可以实现,如果这个视频设备不支持,软件厂商可以通过底层窗口句柄,直接在视频流上进行画面叠加。
  3.分散点视频推送,私网穿透
  一般情况下,因为不具备专网条件,各个污染源的视频数据都必须通过互联网来传输,这样的模式下最好是实现视频主动推送模式,这样可以避免施工时还要设置企业的路由器、映射端口等操作,降低了实施门槛和整体实施成本。事实上,几乎很少的视频设备具备视频主动推送功能,为了实现这一点就必须有好的产品或者通过软件平台来实现。
  4.视频上墙功能
  传统的上墙可以通过模拟矩阵,事实上因为各个污染源相对分散,所以建议采取数字矩阵来解决,这样最大的好处就是所有处理都经过IP网络来解决,避免传统的模拟矩阵还要挖沟实施的困难,整体建设成本会更低。
  5.预案及视频联动动作
  这个可以由视频管理平台来实现,一般要做到当发现检测指标超标时,可以根据设定的预案,譬如短信通知并将目前视频源数据在大屏上显示等。
  系统整体设计部署
  (一)系统整体框架
  该项目的整体系统采取集中加分散模式,在每个排污企业部署一台NVR和多个网络摄像机,由NVR负责视频主动上报和穿透私网。而在中心端部署多台服务器及服务,实现视频上墙、集中录像、预案及联动动作管理等。OSD视频叠加显示并不复杂,关键是污染源检测信息如何获取。对于这个问题,系统需要单独部署一台污染源数据采集服务器,负责污染源数据的采集,采集的方法根据具体情况具体分析。如果污染源检测系统的软件开发商能够提供开发接口,譬如WEBService接口,那么定时的去读取相关采集信息并入库到主平台即可实现两个平台的整合。以下是详细描述:
  1.前端节点
  每个企业在前端采取网络摄像机加1台NVR设备,且设定NVR为主动上报模式,这种情况下,由NVR管理前端的5-6台网络摄像机节点并负责根据需要将视频推送到后端中心。一般NVR的主要作用在于:本身可以对网络摄像机进行录像,
  具备流媒体转发功能,另外它可以进行主动视频上报,不管视频设备、IPC是否具有主动视频上报,NVR都可以具备主动视频上报功能,从而穿透私网,免配路由器。
  2.后端中心
  后端中心由以下几个层次组成:(1)核心数据层。核心数据层为整个监控平台提供重要的数据支撑,包括视频设备信息库、视频存储信息库、人员及权限信息库等。(2)中心服务管理。这是由多台服务器及相关设备构成,其中包括:一是污染源数据采集服务器,这可以根据污染源检测系统软件开发商提供的WEBService接口获得数据并负责提交到中心管理服务器上去。二是中心管理服务器,主要负责接收数据库操作请求,并对数据库进行访问,是整个统一视频监控平台中唯一可直接对数据库进行操作的服务器,增加了系统的安全性。三是NVR管理服务器,主要负责管理前端的NVR接入并负责NVR的视频流转发。四是存储服务服务器,虽然NVR本身可以录像,如果中心还要集中录像的话,那么这个服务器部署起来就是起到集中录像处理的功能。五是报警联动服务器,主要负责根据预案进行联动动作处理。六是设备巡检服务器,负责全部设备状态的巡检服务。七是数字矩阵,主要负责上墙。(3)表现层。主要是提供WEB、C/S或者B/S界面,供环保部门使用。
  (二)几个重点问题及解决方法
  1.私网穿透
  用NVR(或者NVS,关键是NVS没有硬盘,无法录像)来实现。NVR会注册到NVR管理服务器,需要时NVR管理服务器会通过指令,要求NVR推送视频到指定IP的端口,这就是主动视频上报功能。

  2.带宽占用问题
  对于带宽问题,在建设中我们的解决方法是:无论是中心的NVR管理服务器还是NVR本身,都具有流媒体转发功能,来解决多个客户端实时浏览某路图像时,利用流媒体协议保证画面的实时流畅。平台软件内核采用动态线程池技术,把视频处理与视频录像协调处理,即无论是客户端实时播放还是矩阵上墙,均可向NVR管理服务器取流,而NVR管理服务器负责向NVR取流,真正取一路视频流,将带宽使用率降到最低。
  3.解码上墙
  对于解码上墙,我们的解决方法是采用锐虎科技的数字矩阵,可在监控中心部署若干台数字矩阵(根据大屏的数量来决定部署多少台),通过客户端即可对视频进行解码上墙、图像拼接、画面分割、轮循显示、云镜控制、时间检索录像、录像回放、电子地图、报警联动等功能。
  4.对用户进行分级管理,微粒化权限
  由于环保行业涉及多级用户,所以所有客户端的权限和身份确认由管理服务器用数据库进行管理,合理分配各自的权限。当所有客户端在请求访问摄像机图像或进行远程控制(如云台等)时,所有控制指令的请求先发给管理中心主机,经管理中心认证该客户端具备相应的权限后才允许访问和操作前端的摄像机。
  产品配置情况
  在该项目中,监控要布控100个排污企业,视频集中存储30天,有4屏电视墙,这样的需求需要以下典型配置:

    市场前景广阔
    目前,安防技术应用于环保领域主要集中于企业污染源的监控,随着国家提出环境污染防治与生态环境保护并重的方针,以及环保意识的提高和安防技术的日渐成熟,安防技术会逐渐渗透到环保行业的各个领域,由较窄领域监测向全方位领域监测的方向发展。从目前的应用情况看,自然保护区和森林防火领域的安防应用已经崭露头角。为保持自然生态平衡及保护稀有动植物,各地区都采取措施保护各种野生物并纷纷建立起自然保护区,并在保护区建立视频监控系统。而森林火险形势的严峻也促使森林视频监控系统的兴起,目前,国内许多省市林业部门正开始建立基于无线远程视频监控的森林防火监控系统。今后随着污染源企业项目升级改造,自然保护区、森林防火、防沙林以及一些高辐射无人管理区的应用需求不断释放,安防技术和产品在环保行业将会得到很大程度的应用,其发展的市场空间不容小觑。
    结语
    对于污染源监管,传统的环保污染源监控只是停留在前端检测传感器检测数据的搜集,由于监控点位分散,搜集数据比较繁杂,实时监控排污口等集中污染源监控实时性比较薄弱,随着网络时代的到来,环保污染源监控系统未来的发展一定是现场视频监控结合前端数据在线采样的整合系统,根据远程在线监测采集到的数据,接口现场环境变化图片和视频浏览,监管部门立即做出实时正确的分析,这样才能满足环保监管部门做到远程实时监管的立体化,使今后的环保污染源监控监督管理服务上一个台阶。

编辑:侯雨婷
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