水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字水利的重要組成部分，也是近期數(shù)字水利系統(tǒng)建設(shè)中的熱點(diǎn)和亮點(diǎn)。工作人員通過(guò)該系統(tǒng)可在監(jiān)控中心或者工作計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)水利設(shè)施，實(shí)時(shí)觀測(cè)水資源現(xiàn)狀，大大提高了工作效率；而在抗洪救災(zāi)中，通過(guò)該系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程觀測(cè)和指揮，對(duì)于氣候惡劣人員難以達(dá)到的地區(qū)，本系統(tǒng)更是起到了不可替代的作用。本文對(duì)近期水利監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)趨勢(shì)進(jìn)行探討，重點(diǎn)針對(duì)智能視頻檢測(cè)技術(shù)在水利行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行介紹，以期拋磚引玉，促進(jìn)視頻監(jiān)控新技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用和推廣。

在水利行業(yè)中的應(yīng)用面逐漸擴(kuò)大
    以往水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要為防汛抗洪服務(wù)，在汛期保障水利設(shè)施的安全，隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)在水利行業(yè)的進(jìn)一步推廣，系統(tǒng)將逐漸在水利部門(mén)的日常管理中發(fā)揮作用，例如用于水資源管理、水利設(shè)施周邊安全、航運(yùn)管理及水體環(huán)境監(jiān)測(cè)。預(yù)計(jì)水體污染監(jiān)控將成為下一個(gè)應(yīng)用熱點(diǎn)，屆時(shí)高清晰度視頻監(jiān)控系統(tǒng)（分辨率達(dá)到1024×768以上）更能發(fā)揮作用，能對(duì)污染物的分布和發(fā)展趨勢(shì)等進(jìn)行有效的遠(yuǎn)程觀測(cè)，同時(shí)應(yīng)實(shí)現(xiàn)和環(huán)保監(jiān)測(cè)設(shè)備及系統(tǒng)的有效聯(lián)動(dòng)，獲取相關(guān)的污染指標(biāo)數(shù)據(jù)并和視頻形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)備份，作為領(lǐng)導(dǎo)決策和執(zhí)法的依據(jù)。

    為適應(yīng)以上趨勢(shì)，在新建視頻監(jiān)控系統(tǒng)中必須要預(yù)留更多接口，同時(shí)能做好持續(xù)改進(jìn)和適應(yīng)。

流域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控逐漸成為主流
    以往水利視頻監(jiān)控以單個(gè)水利工程設(shè)施監(jiān)控為主，往往附屬在閘門(mén)控制系統(tǒng)中，為本地工作人員服務(wù)。近幾年出現(xiàn)了以流域和大區(qū)域?yàn)閱挝坏拇笮吐?lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，該類(lèi)系統(tǒng)可使領(lǐng)導(dǎo)遠(yuǎn)程監(jiān)視水利設(shè)施狀況，同時(shí)避免由于只看到單個(gè)水利設(shè)施而無(wú)法了解上下游各個(gè)相關(guān)站點(diǎn)情況的尷尬局面，在防汛抗洪過(guò)程中為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)提供了全局決策依據(jù)。在此情況下，新建水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)必然將遠(yuǎn)程監(jiān)視以及流域的整體監(jiān)控作為必備的技術(shù)要求，同時(shí)已建監(jiān)控點(diǎn)也將逐步實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)改造和接入。各省水利管理部門(mén)為適合這種發(fā)展趨勢(shì)逐步出臺(tái)了相應(yīng)的配套標(biāo)準(zhǔn)，以期實(shí)現(xiàn)水利視頻監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)化，相關(guān)廠家應(yīng)及時(shí)跟進(jìn)這一標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程。

    從技術(shù)上而言，流域監(jiān)控系統(tǒng)必然對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)以及服務(wù)器平臺(tái)提出了更高的要求，在此過(guò)程中，必須要實(shí)現(xiàn)服務(wù)器分布式部署，同時(shí)解決服務(wù)器級(jí)聯(lián)、備份以及互相支援等問(wèn)題，提高流媒體服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)效率以滿足大流量視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和分發(fā)，并確保不堵塞現(xiàn)有水利專(zhuān)網(wǎng)。

    系統(tǒng)有三級(jí)結(jié)構(gòu)，主要有省水利廳、市水利局和大型水利設(shè)施管理處等三級(jí)，各級(jí)可獨(dú)立工作，也可級(jí)聯(lián)協(xié)同工作。

    水利行業(yè)中智能視頻檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用可細(xì)分為以下幾個(gè)方面，針對(duì)不同應(yīng)用需對(duì)算法進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)。

1、閘門(mén)開(kāi)閉檢測(cè)
    水利工程中閘門(mén)各種各樣，有分洪閘、沖沙閘、節(jié)制閘、船閘等，由于閘門(mén)在開(kāi)閉過(guò)程中受力巨大，容易損壞，常會(huì)出現(xiàn)開(kāi)閉不到位、卡死等情況，一種解決方案是采用閘門(mén)開(kāi)閉檢測(cè)開(kāi)關(guān)，但有時(shí)閘門(mén)需要運(yùn)行在半閉狀態(tài)，此時(shí)開(kāi)閉檢測(cè)開(kāi)關(guān)就不易檢測(cè)了。智能視頻監(jiān)控能有效地解決這個(gè)問(wèn)題，使得閘門(mén)不間斷自動(dòng)監(jiān)測(cè)成為可能。由于閘門(mén)在開(kāi)閉狀態(tài)下圖像內(nèi)容不同，通過(guò)檢測(cè)與閘門(mén)開(kāi)啟有關(guān)的特征點(diǎn)在圖像上的位置，如檢測(cè)閘門(mén)上部傳動(dòng)部分，就可利用視頻分析檢測(cè)閘門(mén)狀態(tài)。

    系統(tǒng)還可以采用基于分割的跟蹤算法檢測(cè)閘門(mén)處的水位高低，在應(yīng)用中先用分水嶺算法等進(jìn)行圖像分割，而后基于模型進(jìn)行區(qū)域合并和跟蹤。一旦檢測(cè)到閘門(mén)狀態(tài)異常，或水位超過(guò)設(shè)定值（通過(guò)對(duì)水位標(biāo)尺的比對(duì)實(shí)現(xiàn)），則立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2、決堤、漫溢檢測(cè)
    在汛期中，決堤或水漫過(guò)溢出堤壩會(huì)引起嚴(yán)重后果，必須密切監(jiān)視，視頻監(jiān)控使得無(wú)須在現(xiàn)場(chǎng)就可不間斷監(jiān)視，但長(zhǎng)長(zhǎng)的堤壩需要大量的攝像機(jī)和監(jiān)視器，也就需要大量的監(jiān)控值班人員，智能視頻監(jiān)控可實(shí)現(xiàn)決堤、漫溢自動(dòng)檢測(cè)和預(yù)警。由于在發(fā)生決堤或水漫出堤壩時(shí)，圖像內(nèi)容會(huì)發(fā)生改變，通過(guò)對(duì)圖像內(nèi)容的分析，包括差分檢測(cè)、紋理分析等手段，就可檢測(cè)是否出現(xiàn)決堤、水漫堤壩的現(xiàn)象。系統(tǒng)通過(guò)水位檢測(cè)，并與設(shè)定的警戒線比較，也可在水漫堤壩前發(fā)出預(yù)警，為工作人員提供一定的處理時(shí)間。

3、人體檢測(cè)
    現(xiàn)實(shí)生活中，每年都有人因越過(guò)堤壩游泳或進(jìn)入水利禁區(qū)造成人員傷亡，如每年在錢(qián)塘江堤壩處由于違規(guī)觀潮導(dǎo)致人員傷亡的事故屢見(jiàn)不鮮，人體檢測(cè)技術(shù)可在有人翻越堤壩時(shí)及時(shí)報(bào)警，從而避免惡性事故的發(fā)生。

    人體檢測(cè)主要采用活動(dòng)目標(biāo)分割、跟蹤、檢測(cè)等技術(shù)。一般為靜止場(chǎng)景，容易采用高斯模型或差分檢測(cè)實(shí)現(xiàn)背景提取，從而利用減背景方法實(shí)現(xiàn)活動(dòng)目標(biāo)分割，實(shí)現(xiàn)警戒區(qū)域入侵檢測(cè)和報(bào)警。進(jìn)一步，對(duì)于檢測(cè)到的活動(dòng)目標(biāo)采用Harr特征分析，利用AdaBoost和支持向量機(jī)等技術(shù)可實(shí)現(xiàn)是否是人體的判別，從而實(shí)現(xiàn)只對(duì)活動(dòng)人體目標(biāo)的檢測(cè)。通過(guò)對(duì)人體目標(biāo)的進(jìn)行一步特征分析，如服飾顏色、人臉特征等，還可實(shí)現(xiàn)多攝像機(jī)間的目標(biāo)交接和跟蹤?？梢栽诘贪逗徒麉^(qū)設(shè)置視頻警戒線并應(yīng)用以上技術(shù)，從而檢測(cè)到有人翻越堤壩、進(jìn)入堤岸或水域時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警。

總結(jié)
    隨著系統(tǒng)應(yīng)用的逐漸深化和擴(kuò)展，水利行業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將逐漸朝數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展，應(yīng)用面越來(lái)越廣，大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)的流域監(jiān)控成為發(fā)展趨勢(shì)，利用各種無(wú)線通信技術(shù)擴(kuò)展監(jiān)控范圍和預(yù)案提高快速?zèng)Q策和應(yīng)急指揮能力，利用智能視頻檢測(cè)技術(shù)提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，將成為未來(lái)水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要特征。特別是智能化技術(shù)使大規(guī)模視頻監(jiān)控更具實(shí)用意義，可大幅節(jié)省人力和監(jiān)視設(shè)備，在水利行業(yè)的應(yīng)用將有廣闊的前景，并推進(jìn)水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)向智能化的綜合管理系統(tǒng)發(fā)展。在此過(guò)程中，各個(gè)參與其中的廠家應(yīng)針對(duì)水利行業(yè)的特殊需求和環(huán)境進(jìn)行深入開(kāi)發(fā)并推出適用的設(shè)備和軟件平臺(tái)，和水利管理部門(mén)一起推進(jìn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在水利行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展。