基于融合監控系統的水利監控解決方案

監控前端

水利部門所管轄的水體資源和水利工程類型多樣，包括水庫、河流、堤圍、漁港、水利樞紐、供水設施等，監控場所涉及水閘、大堤、壩體、港灣、采水點、自來水廠、水文站、防汛亭、水電設施、溢洪道等，這些場所可能在城區，也可能在野外、偏遠山區，有的配備有專用機房，有的只有簡單的立桿和防水設備箱，有的可以通過光纖專線，有的則需要無線傳輸，因此需要針對不同的監控現場選擇適合的監控前端產品，滿足各自特殊的需求。

1、水庫

由于場景開闊、水域面積大，有專用機房，且一般需要錄像，可采用日夜兩用的高變倍模擬球機，配合數字硬盤錄像機DVR，通過接入光纖專線或通過3G無線公網，將現場畫面傳遞到監控中心。

在高清應用方案上，對于已建模數混合監控的水庫，建議配備HD-SDI數字高清攝像機，結合帶智能分析功能的高清DVR，可利用原有線路資源平滑升級到高清系統，可實現對水庫的水體質量和表面漂浮物進行監測，及時發現污染或溺水事件，還可配合水質探測裝置進一步準確掌握水資源狀況。

2、堤圍、漁港、防汛亭、水文站、采水點

這些場所一般沒有專門配套的機房，也沒有錄像的需求，在傳輸和供電方面需要更加靈活、方便的部署，我們為這些場所配備了輕便、易安裝、低功耗的網絡攝像機，可以通過敷設光纜或租用電信運營商的線路資源，將圖像傳送到監控中心，對于部分難以鋪設線纜的地區，還可以直接用3G公網進行無線傳輸，能大大減少工程量，提高布點效率。

在高清應用方案上，建議配備網絡高清攝像機，尤其適合堤圍、漁港這樣視場開闊的場景，另外結合水位水質傳感器，可對于水文站、采水點這些場所進行視頻、數據綜合監控。

3、水利樞紐工程

水利樞紐工程由于規模較大，需要多方位、多角度的監控部署，包括工程周邊的邊界防范，工程內部各場所的監控，如水閘、機組、上游壩坡、水位標尺等，水利樞紐工程有專門的機房環境和長途線路資源，可將各種音視頻監控、動力環境監控信息統一接入到監控主機，然后通過專線傳輸到監控中心。

4、自來水廠

自來水廠監控主要包括水源井、加壓泵房、管網的監控。水源井、加壓泵房的點較少，且相對集中，是重點監控對象，可采用有線的方式進行數據傳輸，增加視頻監控。每個監控點安裝監控主機，接入傳感器、智能設備、視頻設備，實現對水源井、加壓泵房的監控。管網監測點較多，且分散，可采用無線的方式進行數據傳輸，方便部署。每個監控點安裝小型監控采集裝置，接入傳感器，實現對管網的監控。

5、機動監控點、應急車、單兵系統

雖然水利部門花費巨額投資建設了大量監控點，但相對我國廣闊的水域資源而言，仍顯得匱乏，尤其在汛期突發情況很多，因此需要準備一定的機動、應急響應能力。可通過架設無線監控點、攜帶單兵系統進行現場的臨時監控，或者裝備應急監測/指揮車到各處進行機動的采集、觀測與調度指揮。

在監控前端設計方面，我們充分考慮環境因素，比如供電問題，位于偏僻地區的監控設備取電困難，我們一方面采取借助其他能源發電，比如風光發電、油機發電，目前不少無人值守水文站、觀測站也是采用風光互補發電來滿足日常監測與無線傳輸的需求。另一方面采用低功耗設備，或采取定時休眠/喚醒來節能。有些地區我們還可以采用高壓直流、遠端供電方式，從監控站機房向監控點設備進行輸電。

另一個是防雷問題，水利工程往往建設在野外空曠之處，易受到雷電侵襲，監控點設備的電源一般在現場就近取用，也易受雷電影響產生高壓和浪涌電流，為了設備能可靠、長久地運行，攝像機桿和前端機箱必須接地;對攝像機的視頻信號均應配置防雷設備，以防止雷電對攝像機等設備的損壞;對各監控站點均應配置電源浪涌保護器，防止雷電的侵襲。

第三個是夜間監控問題，現有水利工程中，不少未安裝照明系統，而夜間又往往是抗洪的關鍵時刻，因而在系統設計時應充分考慮夜間監控的要求，可采用射燈照明或紅外方式。建設優先選用射燈照明模式。夜間監控中，輔助照明設備開啟時投射到被監控區域的有效照度應不低于40W白熾燈照度。紅外攝像機的有效監視距離應根據實際狀況確定，室外一般不應低于30米。

傳輸線路

業內一般將水利監控的傳輸線路分為兩類，一類是接入線路，一類是骨干線路。接入線路解決將位于水庫、樞紐、河道等各地監控點圖像、數據傳到監控站或匯聚點，骨干線路則將圖像、數據等信息遠程傳輸到上級監控中心。

對于骨干線路，通常采用水利政務專網，各省在防汛抗旱指揮系統項目建設時已做了網絡建設和改造，除視頻監控外，還承載了視頻會商與水情監測等業務。鑒于大流域管理的需求，有的還建設了跨省線路，便于下游地區對上游水情的及時了解。

由于水利環境的復雜性，接入線路就存在較多不確定因素，通常我們會結合監控的要求和環境兩方面來選擇傳輸方式，對于監控畫面要求清晰、實時的點位(比如水庫、堤圍、漁港、樞紐等)，一般采用有線傳輸，借助水利部門自建專網或租用運營商的專線資源。一些無人值守泵站、河道監測站、水文站，位于崇山峻嶺深處或荒無人煙之地，或者即便在城區，但有線網絡難以到達或者投資較大的地區，則考慮無線網絡(以3G網絡為主)或點對點傳輸通道(如微波無線擴頻、OFDM)。

這里特別提到一點，山洪災害是我國現階段造成生命財產損失較大的水患類型，有突發性、隱蔽性、破壞性強的特點，因為環境偏僻惡劣，難以利用常規手段加以監測。我們在山洪預警方面融合了物聯網WSN技術，將水情傳感器灑落分布在山洪多發地區，利用ZigBee傳輸手段，將采集的信息傳到觀測區域的監控主機，再通過3G網絡匯聚到監控中心進行分析處理，從而加強了對山洪災害的預報能力。

監控中心管理平臺

水利部門垂直管理特征明顯，為了既保障統一的指揮，又能實現分散自主管理，從跨省的流域管理委員會，到各省、市、水利工程的多級管理單位，都會建設規模、復雜度不一的監控中心，通過各級監控中心的管理平臺，既可以訪問管轄范圍內的水利監控點，也可以向上級監控中心提供級聯服務的能力，或者向有關部門共享部分視頻資源。