智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在環(huán)保系統(tǒng)中的應(yīng)用

我國環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生背景

慧聰安防網(wǎng)訊 改革開放以來，隨著人口的增長，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鎮(zhèn)建設(shè)的迅速發(fā)展，我們賴以生存的環(huán)境也因不斷的資源開發(fā)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，造成了水污染、空氣污染、固體廢棄物污染、和外來物種入侵等的環(huán)境和生態(tài)問題。環(huán)境突發(fā)事件呈逐年不斷上升的趨勢。如何在保持經(jīng)濟高速發(fā)展的同時，從源頭減少污染物和氣體排放，積極推動經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，保護好人類的生存環(huán)境已成為一個十分急迫的問題。中國政府高度重視環(huán)境問題，環(huán)保部門為了更好的從源頭治理環(huán)境污染問題明確要求對國家重點監(jiān)控的污染源和治理設(shè)施實行自動在線監(jiān)控。

基于上述背景，各種各樣的環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運而生，并得到了廣泛部署和應(yīng)用。

早期環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的組成

早期環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層次從底層逐級向上可分為現(xiàn)場層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和中心監(jiān)控層三個層次?，F(xiàn)場層包括數(shù)據(jù)采集傳輸儀和各種監(jiān)測、采樣設(shè)備。完成數(shù)據(jù)采集、存儲、發(fā)送及命令接收等方面的功能。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層指用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)實體，包括有線和無線兩種方式。

中心監(jiān)控層即監(jiān)控中心監(jiān)控平臺。它通過網(wǎng)絡(luò)傳輸層和現(xiàn)場層相互通訊，交換數(shù)據(jù)、指令下達，以實現(xiàn)對現(xiàn)場層的集中遠程監(jiān)控。

早期環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能

污染源排放在線監(jiān)測：煙塵（煙塵、SO2、NOx）、污水（COD、流量、TOC、總磷、氨氮）、污染源噪聲；

環(huán)境質(zhì)量在線監(jiān)測：空氣質(zhì)量、地表水、環(huán)境噪聲；

治污設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測：現(xiàn)場儀表運行狀態(tài)、治污設(shè)備啟停狀態(tài)。

早期環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展瓶頸

早期絕大部分環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)僅僅實現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)測功能，比如實時采集和監(jiān)測排污點的二氧化硫和化學(xué)需氧量排放量，而沒有實現(xiàn)圖像監(jiān)控功能，不能直觀的看到排污點實際圖像，對污染的實際狀況掌握不夠充分。

目前在建設(shè)環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)的時候，有的系統(tǒng)集成商加上了視頻監(jiān)控功能，但通常是基于本地化的監(jiān)控應(yīng)用，各個監(jiān)控點獨立組建監(jiān)控體系。雖然也可以通過網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)簡單的調(diào)閱圖像功能，但是由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和設(shè)計，對于如何根據(jù)環(huán)境監(jiān)控業(yè)務(wù)特點更加方便靈活的調(diào)閱圖像、數(shù)據(jù)及出現(xiàn)突發(fā)環(huán)境事件的應(yīng)急指揮還缺乏足夠的思考，造成了環(huán)境監(jiān)控工作的被動。每當環(huán)境污染事件發(fā)生時，錄像畫面只能勉強呈現(xiàn)污染現(xiàn)場的輪廓，污染細節(jié)卻模糊不清，也根本起不到提供現(xiàn)場證明、線索的關(guān)鍵作用。制約了環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)對染污源監(jiān)測管控的整體效果。

環(huán)保監(jiān)控市場的新需求

為了更好應(yīng)對環(huán)境污染問題，現(xiàn)在的環(huán)保系統(tǒng)，除視、音頻監(jiān)控外，已越來越呈現(xiàn)出污染源監(jiān)控圖像與數(shù)據(jù)的同步顯示、智能化分析、數(shù)據(jù)異常告警聯(lián)動、突發(fā)環(huán)保事件的可視化預(yù)案處置、應(yīng)急指揮調(diào)度等一系列應(yīng)用趨勢。在環(huán)保視頻監(jiān)控中融入智能分析與預(yù)警、預(yù)測成為目前各環(huán)境視頻監(jiān)控所必須俱備的功能。

監(jiān)控視頻分析技術(shù)在環(huán)保系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)合，使環(huán)保監(jiān)測處于“看得到的階段”，“看得到”即環(huán)境監(jiān)控人員通過遠程傳送過來的視頻監(jiān)控圖像采用人眼監(jiān)控的方案觀測污染源實時排放圖像。由于大部份污染物的排放具有間歇性，加之本身視頻監(jiān)控點位多，數(shù)據(jù)量大給環(huán)保工作人員造成很大的工作負擔(dān)，通常在執(zhí)法與取證時需要從海量的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)中選取某個特定時間節(jié)點的視頻監(jiān)控圖像，同時不俱備圖像自動抓拍功能。因此在環(huán)保監(jiān)控與執(zhí)法方面一般存在取證難，執(zhí)法難的問題。

iVAS智能視頻分析系統(tǒng)介紹

智能視頻分析技術(shù)是在不改變原有視頻監(jiān)控結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對視頻畫面中不同的目標和行為作出準確的識別和判斷，對異常事件快速作出響應(yīng)，及時提示監(jiān)控人員。中國安芯的iVAS智能分析系統(tǒng)可提供物體移動檢測、移動物體檢測、物體滯留檢測、定向移動檢測、徘徊檢測、活動檢測、密度檢測、速度檢測、智能防尾隨、客流量統(tǒng)計及車流量統(tǒng)計等多種報警規(guī)則設(shè)置，以便于不同場景的應(yīng)用。且能做到通過后端服務(wù)器中的智能分析模塊按照預(yù)先設(shè)定規(guī)則對所監(jiān)控的畫面進行不間斷全天候監(jiān)控，通過運行高級智能算法大幅提高報警精確度與響應(yīng)速度，并可有效利用和擴展視頻資源的用途。

（1）、物體移動監(jiān)測（VMD）

使用此規(guī)則可在視頻畫面上用鼠標直接畫出需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，并且定義需要監(jiān)控的闖入物體的大小，如車輛大小、人的大小等，避免因小動物或其他不同大小物體闖入警戒區(qū)而產(chǎn)生誤報。當有符合條件的目標闖入警戒區(qū)域時，視頻分析立刻報警，框出目標并描繪目標的運動軌跡。

（2）、物體滯留監(jiān)測

使用此規(guī)則可在視頻畫面上用鼠標直接畫出需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，并根據(jù)不同環(huán)境定義需要監(jiān)控的滯留物大小（如包裹、手提箱，或車輛等）和滯留時間的長短。當有符合預(yù)定義大小的滯留物被棄置在警戒區(qū)內(nèi)超過預(yù)定時間時，系統(tǒng)能夠立刻識別并發(fā)出報警信息，將滯留物框住以提醒監(jiān)控人員。

（3）、突然出現(xiàn)監(jiān)測

使用此規(guī)則，可在視頻畫面上為通道口、樓梯口或庫房內(nèi)等需要高度戒備的區(qū)域劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域。當有人員或物體突然出現(xiàn)在警戒區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)能立即報警，并將該人員或物體的輪廓顯示出來。

（4）、定向移動監(jiān)測

使用該規(guī)則，可在視頻畫面上的劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，定義需要監(jiān)控的進入物體的大小和需要監(jiān)測的特定進入方向。當有人員或車輛從所定義的特定方向進入警戒區(qū)域時，系統(tǒng)能立即報警，并將該人員的運動軌跡顯示出來。有人員或車輛從其他未指定方向進入該區(qū)域時，系統(tǒng)不做出反應(yīng)。

（5）、物體啟動監(jiān)測

使用此規(guī)則，可在視頻畫面上劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域。當警戒區(qū)域內(nèi)的某個物品被取走或場地內(nèi)某車輛離開后，系統(tǒng)能立即識別并將該移動物品或車輛的原始位置以輪廓的方式顯示。

（6）、移走物體監(jiān)測

使用此規(guī)則，可在視頻畫面上用鼠標將被監(jiān)控物體劃定為需要監(jiān)控的目標。當目標物體被取走、移動后，系統(tǒng)立即識別并發(fā)出報警，將被移走物體原始的位置以輪廓方式顯示。

（7）、移動路徑監(jiān)測

使用此規(guī)則，可在視頻畫面上劃定需要監(jiān)控的兩個警戒區(qū)域A和B，定義需要監(jiān)控的闖入物體的大小，避免因小動物闖入警戒區(qū)域而產(chǎn)生誤報。當有人員從警戒區(qū)域A進入B（或B進入A，或雙向）時，系統(tǒng)能立即報警，并將目標的運動軌跡顯示出來。

（8）、徘徊監(jiān)測

使用該規(guī)則，可在視頻畫面預(yù)先劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，定義需要監(jiān)控的物體的大?。ㄈ缛梭w的大小）和禁止徘徊的時間長短（如5分鐘）。當有人員在警戒區(qū)域內(nèi)徘徊超過定義的時間后，系統(tǒng)立即報警，并將該人員的運動軌跡顯示出來。

（9）、速度監(jiān)測

使用該規(guī)則，可在視頻畫面上預(yù)先劃定需要監(jiān)控的兩個警戒區(qū)域A和B，并定義通過兩區(qū)域的時間值和需要監(jiān)控的闖入物體的大?。ㄈ缛梭w的大?。斢心繕藦木鋮^(qū)域A進入B所用時間少于設(shè)定時間時，觸發(fā)超速警報(或多于設(shè)定時間，觸發(fā)低速警報)，系統(tǒng)能立即報警，并將該目標的運動軌跡顯示出來。

（10）、密度監(jiān)測

使用該規(guī)則，可在視頻畫面上預(yù)先劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，并設(shè)定超過或低于密度百分比值和持續(xù)時間，當圖像上有物體覆蓋，遮擋，變化的面積超過或低于設(shè)定百分比，并持續(xù)保持設(shè)定的時間值后，系統(tǒng)能立即報警，變化百分比實時顯示。

（11）、活動監(jiān)測

使用該規(guī)則，可在視頻畫面上劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，并設(shè)定超過或低于區(qū)域百分比值和持續(xù)時間，當圖像上有持續(xù)運動或變化物體的面積超過或低于設(shè)定百分比，并保持設(shè)定的時間值后，系統(tǒng)能立即報警，變化百分比實時顯示。

系統(tǒng)設(shè)計方案

自2006年開始我國開始建設(shè)環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)，至2012年底止，我國環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)以完成90%以上的市級環(huán)境保護單位完成系統(tǒng)建設(shè)。由于各地對環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測要求不同，各地建設(shè)標準也各不相同，加之自2006年至今，視頻監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控跨入數(shù)字高清視頻監(jiān)控時代。由于歷史原因；監(jiān)控廠商所使用的協(xié)議各不相同，而且各地視頻監(jiān)控系統(tǒng)幾乎都是分期建設(shè)。

環(huán)保視頻監(jiān)控正在向統(tǒng)一平臺多系統(tǒng)接入，智能分析的方向發(fā)展，中國安芯數(shù)字發(fā)展有限公司研發(fā)的智能分析預(yù)警預(yù)測平臺可實現(xiàn)不同系統(tǒng)，不同硬件，不同協(xié)議的監(jiān)控設(shè)備綜合接入提供了一個統(tǒng)一，完整的平臺和解決方案。

該系統(tǒng)易于與DVR（硬盤錄像機）、NVR（網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機）、VMS（視頻管理系統(tǒng)）等設(shè)備或系統(tǒng)集成，無縫賦予任何新的或現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)以強大的視頻檢測能力。智能視頻分析系統(tǒng)采用先進的行為跟蹤技術(shù)來進行實時視頻監(jiān)測，能將現(xiàn)有監(jiān)測設(shè)備的視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實時信息，一旦預(yù)設(shè)的報警規(guī)則被觸發(fā)，就發(fā)出報警信息。

系統(tǒng)可解決問題

（1）、水質(zhì)遠端監(jiān)控

系統(tǒng)可隨時對水質(zhì)、水位進行遠端實時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)情況異常立即報警；當水庫，大壩水面出現(xiàn)各類漂浮物（垃圾），漂流物（原油）時，智能視頻分析視頻畫面立即報警，并聯(lián)動水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備進行水樣的抽取，檢測。

系統(tǒng)還可對整個水域范圍進行整體布防?？捎行Х乐狗欠ㄈ藛T進入水域保護區(qū)；能極大地減輕監(jiān)控人員的工作強度和監(jiān)控投入。

（2）、水位遠端監(jiān)控

由于水源保護區(qū)一般都位于人口較為稀少的地帶，水位的高低可及時反應(yīng)出當?shù)卦谀硞€特定時間段內(nèi)人們的用水情況，為環(huán)保部門調(diào)度和用水控制提供決策和依據(jù)。也為防旱防汛方案的制定提供參考。安芯數(shù)字研發(fā)的智能分系統(tǒng)可根據(jù)當時實際情況及時標定水位情況，當水位高于或低于某一標定值時即發(fā)出報警，提醒相關(guān)工作人員采取相應(yīng)措施。

（3）、黑度分析

傳統(tǒng)黑度監(jiān)測需要工作人員到現(xiàn)場、每個人同一時間只能監(jiān)測一支煙囪；而中國安芯黑度分析系統(tǒng)坐在辦公室里即可，可以同時監(jiān)測多支煙囪，全天候監(jiān)測。提高了黑度值的準確度及精度。傳統(tǒng)黑度值為人為判斷，誤差較大，黑度分析采用計算機軟件，黑度值科學(xué)、準確、精度高。為環(huán)保執(zhí)法、征費保留事實依據(jù)。中國安芯黑度分析可以實現(xiàn)拍照、錄像，數(shù)據(jù)存儲，保留事實依據(jù)。系統(tǒng)實現(xiàn)與污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)及環(huán)保綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)的無縫對接，徹底實現(xiàn)煙氣黑度監(jiān)測信息化。支持當前流行的網(wǎng)絡(luò)視頻流，很好的解決了視頻監(jiān)控點和監(jiān)控點之間，監(jiān)控點和監(jiān)控中心之間的空間距離問題，大大的節(jié)約了客戶的項目成本，受客觀條件影響小，適應(yīng)性強。廣泛應(yīng)用于冶煉、石油化工等高污染行業(yè)。

針對煙氣排放口煙氣排放情況實時錄像與拍照，與黑度析軟件相結(jié)合為環(huán)境監(jiān)控與執(zhí)法部門提供依據(jù)。

（4）、化工企業(yè)污水處理系統(tǒng)監(jiān)控

智能分析系統(tǒng)通過對化學(xué)工廠污水處理設(shè)備視頻、音頻以及數(shù)據(jù)的獲取和分析，判別設(shè)備工作是否正常，如出現(xiàn)污染物超標等異常情況，則會自動進行報警，提示環(huán)境監(jiān)測和管理部門注意并及時進行處理，遏制重大污染事件的發(fā)生。系統(tǒng)可以很好地掌握到企業(yè)污染設(shè)備有無正常運轉(zhuǎn)、有無偷排現(xiàn)象，也便于實時在線監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)。

（5）、高空視頻監(jiān)控

在環(huán)境監(jiān)測的中心區(qū)域或主要地點安裝攝像機，視頻服務(wù)器連接上攝像機，并將前端站點采集來的視頻經(jīng)過壓縮編碼通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)直接傳輸至監(jiān)控中心的中心服務(wù)器上，監(jiān)控人員可以直接用PC機登陸中心服務(wù)器，實時觀看前端視頻。

攝像機采用高倍變焦的鏡頭，光學(xué)變焦有效距離能清楚看到3Km之外的場景，配合高清晰彩色攝像機，適合對區(qū)域大面積監(jiān)控，視頻接入網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

（6）、防固體廢棄物生活垃圾胡亂傾倒監(jiān)控

在工廠集中區(qū)和生活區(qū)集中區(qū)附近容易被傾傾倒固體廢棄物和垃圾的地點設(shè)置監(jiān)控點。利用安芯數(shù)字智能分析系統(tǒng)的物體滯留檢測、移動路徑檢測等分析規(guī)則，當出現(xiàn)亂倒垃圾現(xiàn)象及時報警，保留違法證據(jù)，并可聯(lián)動執(zhí)法機關(guān)信息平臺，顯示違法地點。

（7）、外來物種入侵監(jiān)控

外來生物入侵，是對于一個特定的生態(tài)系統(tǒng)與棲息環(huán)境來說，非本地的生物（包括植物、動物和微生物）通過各種方式進入此生態(tài)系統(tǒng)，并對生態(tài)系統(tǒng)、棲境、物種、人類健康帶來威脅的現(xiàn)象。我國改革開放以來在對外交流的過程中不斷出現(xiàn)外來物種入侵的情況，特別是植物入侵。外來物種對我國的生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大的破壞，也給環(huán)保工作帶來了極大的困難。

利用數(shù)字智能分析系統(tǒng)的密度檢測分析規(guī)則，可以對監(jiān)控點的物種（如水葫蘆）發(fā)展面積進行監(jiān)控。可在視頻畫面上預(yù)先劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，并設(shè)定超過或低于密度百分比值和持續(xù)時間，當圖像上有物體覆蓋、遮擋、變化的面積超過或低于設(shè)定百分比，并持續(xù)保持設(shè)定的時間值后，系統(tǒng)能立即報警。

結(jié)束語

在國家高度重視環(huán)保節(jié)能的政策環(huán)境下視頻監(jiān)控平臺的統(tǒng)一化，行為分析的智能化正成為環(huán)保視頻監(jiān)控的一個發(fā)展趨勢。一套統(tǒng)一的，智能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)正為我國環(huán)境保護事業(yè)的發(fā)展提供強有力的支撐。