可視化水文監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的視頻壓縮、傳輸技術(shù)為用戶(hù)解決在水利水文監(jiān)測(cè)過(guò)程中的視像化，讓水文監(jiān)測(cè)更加容易，同時(shí)可以彌補(bǔ)原有設(shè)備在檢測(cè)過(guò)程中因故障造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。\r\n
目前各省水利廳對(duì)下屬所有分局、水文站及現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控主要針對(duì)堤圍、水渠、測(cè)站（水文站）等進(jìn)行數(shù)字信息的檢測(cè)，包括流量、水位、雨量等，主要采用GPRS等無(wú)線傳輸方式進(jìn)行通信，信號(hào)傳輸存在延遲和不夠形象化，對(duì)于監(jiān)控人員來(lái)說(shuō)，專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，人員素質(zhì)要求較高，用戶(hù)希望能夠采用可視方式進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，讓監(jiān)測(cè)過(guò)程變得更加形象、直觀。本系統(tǒng)擬采用先進(jìn)的視頻壓縮、傳輸技術(shù)為用戶(hù)解決在水利水文監(jiān)測(cè)過(guò)程中的視像化，讓水文監(jiān)測(cè)更加容易，同時(shí)可以彌補(bǔ)原有設(shè)備在檢測(cè)過(guò)程中因故障造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。\r\n可視化水文監(jiān)控系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視和監(jiān)控，達(dá)到實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的集中管理的效果。主要技術(shù)是采用攝像機(jī)對(duì)前端現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行視頻采集，通過(guò)視頻編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的視頻傳輸，把現(xiàn)場(chǎng)的情況通過(guò)視頻和音頻的方式傳輸?shù)郊泄芾碇行?，主要技術(shù)分為視頻編碼和視頻傳輸?shù)?，本文重點(diǎn)討論視頻服務(wù)器和視頻解碼器在水利工程中的應(yīng)用原理和實(shí)現(xiàn)方式。\r\n\r\n設(shè)計(jì)原則\r\n可靠性\r\n水文監(jiān)測(cè)實(shí)施中，大多存在無(wú)人值守或者職守人員不足的情況，系統(tǒng)必須能夠穩(wěn)定、可靠地長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)能很快地排除故障，確保用戶(hù)能夠及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)情況。\r\n擴(kuò)展性、開(kāi)放性\r\n本方案按照經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)擴(kuò)展性要強(qiáng)且在擴(kuò)容升級(jí)時(shí)浪費(fèi)最少。該系統(tǒng)遵循開(kāi)放性原則，能夠支持多種硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，軟、硬件支持二次開(kāi)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和通信樞紐采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，具有與其他信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享的能力，便于隨時(shí)與原水利系統(tǒng)的其它設(shè)備進(jìn)行接駁。\r\n安全性、可維護(hù)性\r\n本系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的安全性進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)的處理，在H.264視頻壓縮基礎(chǔ)上采用特制的視頻格式，只能采用專(zhuān)用的播放設(shè)備才能進(jìn)行播放。另外，對(duì)所有的用戶(hù)權(quán)限進(jìn)行嚴(yán)格的權(quán)限管理，避免越權(quán)使用和監(jiān)看視頻。對(duì)于本系統(tǒng)設(shè)備，采用高穩(wěn)定性的嵌入式設(shè)計(jì)，盡量減少系統(tǒng)模塊，以期達(dá)成精確化的系統(tǒng)。采用模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)施工、維護(hù)簡(jiǎn)單，一般情況下，系統(tǒng)可以從故障中自動(dòng)恢復(fù)，如遇到不能自動(dòng)恢復(fù)的情況，中心系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)報(bào)警，提示用戶(hù)及時(shí)檢查設(shè)備狀況，一般的維護(hù)工作可以由略懂技術(shù)的用戶(hù)自行處理，維護(hù)工作非常簡(jiǎn)單。\r\n實(shí)時(shí)性\r\n水文信息要求實(shí)時(shí)傳輸，在本系統(tǒng)中全部采用實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪Ｊ竭M(jìn)行，音視頻和水文信息均可以在同一個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸，局域網(wǎng)延遲小于0.5秒，互聯(lián)網(wǎng)傳輸小于2秒，完全可以滿(mǎn)足水文系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控要求。\r\n網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及數(shù)據(jù)流向\r\n\r\n本系統(tǒng)中采用三級(jí)傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行，即：測(cè)站———省局———分局，參見(jiàn)圖1。\r\n在本系統(tǒng)中，采用省局集中管理的方式進(jìn)行管理和監(jiān)控，同時(shí)由省局監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)傳輸?shù)礁鱾€(gè)分局，各分局根據(jù)授權(quán)情況實(shí)時(shí)監(jiān)看轄區(qū)范圍內(nèi)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的情況。\r\n在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中，省局和分局之間是光纖直通的形式，測(cè)站和省局之間是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接，測(cè)站的接入方式有DDN、ADSL等。由于系統(tǒng)管理平臺(tái)安裝在省局，由省局統(tǒng)一進(jìn)行管理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，一方面實(shí)現(xiàn)了管理的集中，便于對(duì)整個(gè)水利系統(tǒng)的監(jiān)控和資源調(diào)配；另一方面，合理地節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源。\r\n系統(tǒng)原理\r\n前端采集部分\r\n前端信號(hào)采集部分是整個(gè)系統(tǒng)的第一層次，即數(shù)據(jù)采集層，包括對(duì)水位、流量、雨量以及現(xiàn)場(chǎng)視頻等信息的采集，同時(shí)，可以根據(jù)需要設(shè)置聲光報(bào)警等設(shè)備，如水位超過(guò)了警戒水位等，可以提示工作人員采取相應(yīng)的措施。\r\n水位、雨量、流量等傳感器把所采集到的信息通過(guò)專(zhuān)用接口傳送到視頻服務(wù)器，視頻服務(wù)器把相關(guān)信息疊加在相應(yīng)的視頻圖像上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把信息傳送到監(jiān)控中心。\r\n攝像機(jī)采用室外型紅外攝像機(jī)，確保在任何時(shí)候都能夠采集到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際圖像。\r\n前端采集部分的核心設(shè)備是視頻服務(wù)器，采用H.264視頻編碼算法和MP3音頻編碼算法；采用專(zhuān)用接口可以連接水文監(jiān)測(cè)傳感器，如：水位、流量、雨量等傳感器；可以使用R485接口實(shí)現(xiàn)對(duì)前端云臺(tái)和攝像機(jī)的控制；可以采用報(bào)警聯(lián)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)警報(bào)器，提醒工作人員采取應(yīng)急措施；采用RJ45以太網(wǎng)接口與以太網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)大型的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，本文所述的方案均是以此核心技術(shù)進(jìn)行的一套可視化的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。\r\n監(jiān)控中心部分\r\n監(jiān)控中心處于本系統(tǒng)的第二個(gè)層次，數(shù)據(jù)交換處理層，其中包括中控服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器（可選）。\r\n中控服務(wù)器（必須）：負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程客戶(hù)端的認(rèn)證（用戶(hù)權(quán)限管理），地圖目錄樹(shù)管理，電子地圖編輯，各轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器和存儲(chǔ)服務(wù)器的管理。\r\n數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（必須）：負(fù)責(zé)保存中控服務(wù)器中設(shè)置的電子地圖目錄樹(shù)、電子地圖圖像文件、用戶(hù)權(quán)限管理、前端設(shè)備信息（前端設(shè)備，攝像頭等）、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器配置信息等數(shù)據(jù)。\r\n轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器（可選）：負(fù)責(zé)從前端主機(jī)獲取編碼后的音/視頻數(shù)據(jù)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)（使用TCP協(xié)議），以提供給遠(yuǎn)程客戶(hù)端和存儲(chǔ)服務(wù)器使用，負(fù)責(zé)巡檢主機(jī)的狀態(tài)，接收前端主機(jī)的報(bào)警信息。\r\n存儲(chǔ)服務(wù)器（可選）：負(fù)責(zé)從轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器獲取音/視頻數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)（寫(xiě)盤(pán)），并創(chuàng)建索引信息，以供遠(yuǎn)程客戶(hù)端調(diào)閱。各大服務(wù)器連接原理參見(jiàn)圖3。\r\n圖3中說(shuō)明了水文監(jiān)控中心的各個(gè)服務(wù)器和電視墻的連接原理，圖中省略了與水文系統(tǒng)的連接，與水文系統(tǒng)的連接關(guān)系實(shí)際上是通過(guò)軟件SDK接口進(jìn)行的，主要是把各種水文信息傳送給水文管理服務(wù)器，同時(shí)也可以把重要的視頻信息保存到水文管理服務(wù)器，便于調(diào)閱。數(shù)據(jù)交換處理層主要完成以下功能：\r\n·通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把現(xiàn)場(chǎng)所有音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)，采用專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器和磁盤(pán)陣列進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，確保數(shù)據(jù)的可靠性；\r\n·對(duì)所有音視頻信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，需要現(xiàn)場(chǎng)音視頻信息的用戶(hù)在經(jīng)過(guò)授權(quán)后可以遠(yuǎn)程查看現(xiàn)場(chǎng)情況以及遠(yuǎn)程下載/回放已經(jīng)錄制好的音視頻數(shù)據(jù)。一般來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器可以和存儲(chǔ)服務(wù)器使用同樣的服務(wù)器，以便充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和計(jì)算機(jī)資源；\r\n·通過(guò)大型電視墻監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)視頻，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有視頻進(jìn)行分組，然后在電視墻上循環(huán)切換顯示，對(duì)于重要的場(chǎng)景可以使用單獨(dú)的電視墻進(jìn)行獨(dú)立輸出顯示；\r\n·對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的報(bào)警信息使用專(zhuān)門(mén)的報(bào)警服務(wù)器進(jìn)行輸出和處理，通過(guò)大屏電子地圖直觀地顯示即時(shí)報(bào)警信息；\r\n·采用專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)本監(jiān)控系統(tǒng)的所有信息進(jìn)行集中存儲(chǔ)。主要包括：設(shè)備信息、設(shè)備狀態(tài)信息、用戶(hù)信息及權(quán)限信息、視頻分組信息、報(bào)警聯(lián)動(dòng)信息、報(bào)警處理信息、音視頻數(shù)據(jù)保存信息（索引）等各種系統(tǒng)信息；\r\n·中控服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)中的核心的設(shè)備，擔(dān)負(fù)著承上啟下、數(shù)據(jù)交換處理的責(zé)任；\r\n·對(duì)前端采集部分而言，監(jiān)控中心是后臺(tái)處理系統(tǒng)，前端收集的所有數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)交換處理層后才能轉(zhuǎn)向其他網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)；\r\n·對(duì)于整個(gè)監(jiān)控中心而言，主要由中心服務(wù)器進(jìn)行管理，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理，其中，主要包括：對(duì)系統(tǒng)、用戶(hù)、網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)資源及安全進(jìn)行管理；對(duì)前端數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，特別是對(duì)前端報(bào)警數(shù)據(jù)將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)存儲(chǔ)；負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、管理數(shù)據(jù)應(yīng)用層與數(shù)據(jù)采集層之間的數(shù)據(jù)交換；\r\n·對(duì)于數(shù)據(jù)應(yīng)用層，數(shù)據(jù)交換處理層主要負(fù)責(zé)為數(shù)據(jù)應(yīng)用層提供授權(quán)和數(shù)據(jù)服務(wù)。\r\n分局級(jí)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)\r\n分局級(jí)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)主要采用系統(tǒng)配套的客戶(hù)端軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程瀏覽和查看，用戶(hù)可以根據(jù)授權(quán)情況查看自己轄區(qū)內(nèi)的檢測(cè)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況。\r\n客戶(hù)端軟件在任何一臺(tái)Windows系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上都可以安裝，使用方法簡(jiǎn)單，效果圖如圖4。\r\n客戶(hù)端軟件的功能有遠(yuǎn)程調(diào)看圖像、遠(yuǎn)程調(diào)看錄像文件、遠(yuǎn)程控制、循環(huán)切換畫(huà)面等?？梢詫?duì)所有轄區(qū)內(nèi)的攝像機(jī)進(jìn)行分組，然后在同一個(gè)畫(huà)面上循環(huán)顯示，同時(shí)也可以看到各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的水文狀況（數(shù)字部分）。\r\n客戶(hù)端軟件本身使用簡(jiǎn)單，同時(shí)也有在線幫助文檔，在此不再贅述。\r\n結(jié)語(yǔ)\r\n可視化水文監(jiān)控系統(tǒng)采用了H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行可視化的遠(yuǎn)程監(jiān)控，達(dá)到了形象、直觀的效果。系統(tǒng)采用了傳統(tǒng)的水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，最大化利用現(xiàn)有資源。在原有水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中增加了視頻監(jiān)控功能，讓水文監(jiān)控系統(tǒng)更加容易讓用戶(hù)接受，降低了水文監(jiān)控對(duì)人員專(zhuān)業(yè)化的要求。可視化水文監(jiān)控系統(tǒng)在各個(gè)環(huán)節(jié)均采用工業(yè)級(jí)設(shè)備，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可視化水文監(jiān)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，施工、維護(hù)相對(duì)容易，大大地降低了用戶(hù)的使用成本，同時(shí)提高了水文監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。\r\n\r\n
免責(zé)聲明：本站所使用的字體和圖片文字等素材部分來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)共享平臺(tái)。如使用任何字體和圖片文字有冒犯其版權(quán)所有方的，皆為無(wú)意。如您是字體廠商、圖片文字廠商等版權(quán)方，且不允許本站使用您的字體和圖片文字等素材，請(qǐng)聯(lián)系我們，本站核實(shí)后將立即刪除！任何版權(quán)方從未通知聯(lián)系本站管理者停止使用，并索要賠償或上訴法院的，均視為新型網(wǎng)絡(luò)碰瓷及敲詐勒索，將不予任何的法律和經(jīng)濟(jì)賠償！敬請(qǐng)諒解！
粵公網(wǎng)安備 44030402000264號(hào)
