数字化视频监控系统在南水北调泗洪站中的应用及展望

数字化视频监控系统在南水北调泗洪站中的应用及展望

王义

南水北调东线江苏水源公司宿迁分公司

摘要：本文详细描述了改造后的视频监控系统在南水北调泗洪站中的应用，展现出日新月异的视频监控技术和算法在大型泵站中应用的优点，对大型泵站的视频监控系统提出了一些功能上的设想。

关键词：大型泵站；视频监控系统；算法；功能；应用；展望

1工程概况

南水北调泗洪站工程位于江苏省宿迁市泗洪县朱湖镇东南的徐洪河上，距洪泽湖顾勒河口上游约16km处，工程包括泗洪泵站、泗洪船闸、徐洪河节制闸、利民河排涝闸、排涝调节闸等。泗洪泵站规模为大(II)型，采用堤身式块基型结构，安装后置灯泡贯流泵5台套(含1台备机)，叶轮直径3050mm,单机流量为30m³/S, 配套电机功率2000kW，总装机容量10000kW，设计流量120m³/S,采用平直管进出水流道。

2泗洪站初期视频监控系统的组成

    泗洪站工程初期的视频监视系统于2013年建成并投入使用，承建单位是南京南瑞集团公司水利水电技术分公司，全站视频监视系统由泗洪泵站、徐洪河节制闸和泗洪船闸3处独立的视频监控系统组成，采用拓扑式架构（见图1泗洪站初期视频监视系统总体结构示意图）。

图1 泗洪站初期视频监控系统拓扑图

泗洪站初期视频监控系统大部分前端为固定摄像机和球型一体化摄像机，采集模拟视频信号，信号经同轴电缆传输到后台硬盘录像机显示和存储。摄像机普遍分辨率低、画质不清晰，使用时间较长，且不具备低照度下视频监视功能，无法在夜间观察泵站运行情况，在开启灯光后，噪点也较多。现地的视频监视系统无图像分析报警的功能，无法在少人的情况保证站区的安全。原系统已不满足24小时不间断监测的需求，且不符合今后“远程监控，少人值守”的目标。模拟图像系统严重老化，大面积存在分辨力不足，图像衰减、条纹装干扰、甚至图像丢失的现象。网络化、高清化、智能化、数据化改造的需求极为迫切。

3  泗洪站视频监控系统改造后的架构及组成

2021年江苏水源公司组织对辖管14个现地泵站的自动化及视频监控系统进行改造，视频监控标段由国电南瑞科技股份有限公司和阿里云计算有限公司共同实施，在14个现地站建立一套视频监视与分析系统，通过建设智能化的现场管控视频平台，采用智能化深度学习的算法，分析特定目标检测和移动目标侦测，对突发事件进行及时预警。现地站的系统在发生报警后需将现地站报警前的视频发送至监控中心服务器存储。在省公司调度中心通过云服务平台的视频报警服务系统采集现地站所有视频，并存储推送的报警信息及报警图像等。

根据泗洪站日常及运行管理需求，以服务于站区管理、安全生产为目的，对以下典型场景都进行图像覆盖：泵站主厂房出入口内外、主变室内外及机组、主厂房、水泵层主机组设备、辅机系统、液压站、励磁装置、变频器、电抗器、高压开关室、电缆夹层、站区内水域及岸边、站区主出入口、节制闸上下游水域及岸边、节制闸启闭机室、中控室等等。详细分析各个场景的安装高度、分辨率要求、镜头焦距范围、视场角范围、光影防线分析、场景算法需求以及算例和抓拍率匹配设计。避免产生、视角高度不合适、视场角覆盖不足、焦距范围不足以分辨远端目标、夜间图像不清晰、夜间前景聚焦(如周界植物)造成后方漆黑、光影影响（如水面、出入口）、算例、抓拍识别率不匹配（如人脸、人体、车辆、车牌、漂浮物、船只、测温）等问题。

此次改造泗洪站涉及泵站和节制闸工程的视频监控系统，在泵站及周边安装数字高清球机7只，数字高清枪机摄像机30只，含红外测温功能摄像机5只，人脸识别枪机1只，节制闸及周边安装数字高清球机5只。全站在泵站中控室使用1台联想Think Centre工作站作为视频监控主机，在泵站继保室视频监控柜内设1台视频服务器、1台算法服务器、2台网络硬盘录像机和1台交换机。

图2 公司视频监控系统总体系统架构图

4  泗洪站视频监控系统的新功能及应用

公司整个视频监视与分析系统结构由南京调度中心和现地站两部分组成。现地站视频监视与分析，主要包括增加可视化管理平台服务与智能分析算法服务器，部署算法软件与管理平台软件，采集分析泵站视频前端的NVR网络硬盘录像机或者摄像机的图像，视频监视与分析系统将报警图像及视频存储在服务器上并同时将信息上传至调度中心。现地站可视化管理平台通过流媒体模块采集泵站所有的网络视频信号转发，智能分析服务器通过网络协议从NVR取得视频流进行监视与分析，现地站与监控中心共开发一套统一的平台，现地站视频工作站访问现地可视化管理平台，监控中心访问云平台中的可视化管理平台。两地都可以根据报警记录日志访问历史信息。

本视频监控系统由智能分析服务器和内置视频分析算法相组成。其系统定位是部署在继电保护室内，并接入本地交换机网络系统。通过可视化管理平台的流媒体分发获取需要分析的视频码流。

算法工具可对接入系统内的视频流进行实时专项分析或实时轮训分析。算法的种类包括漂浮物识别、人体识别、人脸识别、车辆识别、船只识别等。每个GPU，可部署1个算法，单算单GPU可实时分析2路图像，轮训分析4-8路图像。分析结果可通过平台进行展示和事件列表化展示。

表1 算法类别及功能

泗洪改造后的视频监控系统在日常运行管理中发挥了很大的作用，如红外测温摄像头在2#主机组运行时发出滑环局部超温报警，为运行人员及时发现运行故障并及时进行处理提供了预警信息，清污机前摄像机及时识别水草和漂浮物为提前打捞提供依据等。

5结语

21世纪的第二个十年，视频监控的发展已经在专业安防+IT技术融合发展的道路上飞驰。现在视频监控的发展方向已经开始融合了专业安防和IT技术的道路上，运用云计算、物联网技术，朝着智能方向发展，随着公司建设的视频监视与分析系统的投入运行，将来还可以与计算机工业监控技术相结合在计算机监控系统中提供各种预警信息，让我们一起感受技术发展带来的变革，见证视频监控的发展，体验视频监控新技术带来的泵站运行安全保证。

参考文献：

[1]李永贵.大规模水利视频联网监控解决方案研究[J]. 人民黄河，2012，34(9):18-20.

[2]张楠，张成哲，刘廷，等。智能算法在河湖视频监控系统中的应用研究[J]，广东通信技术，2022，05:59-63.

[3]《水利视频监控系统技术规范》(SL515-2013).

[4]沈朝晖.电气自动化泵站设计浅析[J].科技创新导报,2012 (03): 86.