水庫庫區(qū)及下游河道監(jiān)控及遠(yuǎn)程語音系統(tǒng)

林維權(quán)，劉 翔，楊 勇

（1. 浙江珊溪經(jīng)濟發(fā)展有限責(zé)任公司，浙江 溫州325000；2. 浙江禹貢信息科技有限公司，浙江 杭州310009）

1 建設(shè)背景

水庫水質(zhì)大壩安全事關(guān)人民群眾的生命財產(chǎn)安全，我國歷來對水庫、水源地水質(zhì)及大壩的安全管理和監(jiān)控十分的重視，發(fā)布了《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國防汛法》、《水庫大壩安全管理條例》、《水庫大壩安全管理應(yīng)急預(yù)案編制導(dǎo)則》、《飲用水水源保護條例》等法律法規(guī)。但隨著近年來人類活動因素的影響，水庫安全和水源地水質(zhì)受到了極大的沖抵，相應(yīng)的為水庫管理帶來陡然增加的壓力。根據(jù)《浙江省環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃實施情況中期評估報告》，浙江省2013年有13個縣級以上水源地水質(zhì)超標(biāo)，其中全省15%的水源地存在水質(zhì)不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象。水源地水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的原因眾多，其中人為的水體污染行為是一項重要因素，而庫區(qū)難以開展有效監(jiān)管是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的重要原因。

為提高水庫大壩和庫區(qū)科學(xué)管理水平，減少偷釣游泳行為從而保障水庫水質(zhì)安全，運用5.8 G和云計算技術(shù)建設(shè)一個水庫庫區(qū)及下游河道遠(yuǎn)程監(jiān)控和語音預(yù)警云平臺，通過視頻和遠(yuǎn)程語音代替人工巡查，對庫區(qū)的違法違規(guī)行為進(jìn)行及時的監(jiān)控和阻止，泄洪時自動通知下游居民，為水庫管理部門提供管理技術(shù)支撐，從而更安全、科學(xué)、高效的開展水庫日常運行管理。本項目主要實現(xiàn)以下目的：

（1）遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能，通過5.8G通信技術(shù)和高清視頻監(jiān)控設(shè)備，克服復(fù)雜地形傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工程難以布線的不足，對庫區(qū)及下游河道300 m范圍內(nèi)實現(xiàn)無死角的視頻監(jiān)控，提高水庫安全防護等級，可查看岸上的物體是否進(jìn)入危險區(qū)，是否存在偷釣、游泳等違反水庫安全管理的行為，還可查看水面上是否有漂浮物、漂流物的情況。

（2）遠(yuǎn)程語音喇叭喊話功能，在遠(yuǎn)程通過語音或話筒設(shè)備遠(yuǎn)程調(diào)用庫區(qū)設(shè)置的喇叭進(jìn)行語音預(yù)警，警示非法作業(yè)、險情等。

2 大壩庫區(qū)設(shè)計

2.1 技術(shù)解決方案

為了克服傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工程布線難點，實現(xiàn)庫區(qū)300 m范圍的無死角監(jiān)控，本項目利用5.8 G通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程語音喊話功能，提升智慧化管理水平，實現(xiàn)水庫水源地的安全運行管理和水質(zhì)安全監(jiān)控。系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

考慮到設(shè)備安全和防止被破壞原則，在大壩300 m范圍內(nèi)庫區(qū)增設(shè)置2個位置，管理房和云端需要部署一定的設(shè)備：

1）位置1，靠近水庫管理房位置，需要實施基建和網(wǎng)絡(luò)電源工程，由于距離較近采用超5類雙絞線即可，位置1需架設(shè)5.8 G通信基站1個，球機1個，遠(yuǎn)程預(yù)警語音系統(tǒng)一套。

2）位置2，水文觀測站樓頂位置，需開展基建和網(wǎng)絡(luò)電源工程，需設(shè)置槍機2個，球機1個，5.8 G無線基站1套，語音預(yù)警系統(tǒng)1套。

3）管理房內(nèi)，需有交換機設(shè)備1套，IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)1套，硬盤錄像機及存儲系統(tǒng)1套。

4）云端，監(jiān)控和語音預(yù)警服務(wù)器1套，提供遠(yuǎn)程移動查看和語音服務(wù)。

圖1 大壩300 m庫區(qū)內(nèi)監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

2.2 硬件設(shè)備

系統(tǒng)前端、傳輸、后端的設(shè)備組成如圖2所示，主要設(shè)備包括了高清遠(yuǎn)距離槍機、高清云端紅外球機、功放系統(tǒng)、號角喇叭、IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)、5.8 G通信基站、硬盤錄像機及存儲、供電系統(tǒng)、避雷系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)基建等，具體設(shè)備說明見表1。

圖2 平臺各層系統(tǒng)組成圖

2.3 軟件組成

視頻實時監(jiān)控及回訪軟件；

IP網(wǎng)絡(luò)廣播控制軟件；

手機視頻監(jiān)控APP軟件；

手機語音預(yù)警APP軟件；

原視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成到云端。

3 下游河道的設(shè)計

3.1 河道汛期放水防洪安全語音預(yù)警系統(tǒng)

從地理位置上分析，辦公區(qū)與城區(qū)河道距離較近，采用網(wǎng)絡(luò)布線方式較為節(jié)約成本。網(wǎng)絡(luò)工程布線如圖3所示。

表1 具體設(shè)備說明

圖3 城區(qū)防洪預(yù)警網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖4 廠房和村防洪預(yù)警預(yù)警監(jiān)控位置

在圖3中豎線采用光纖布線約800 m（冗余10%），橫線為橋梁上的網(wǎng)絡(luò)布線采用超5類屏蔽雙絞線約900 m（每座橋5個攝像頭，每個考慮冗余平均60 m，3座橋共900 m），圖4位置4需要設(shè)置兩個攝像頭需要雙絞線100 m。圖4位置5中需要雙絞線100 m左右?？傆?，光纖工程：800 m，雙絞線工程：1 100 m，電源線路工程1 900 m。

（1）位置1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

位置1監(jiān)控上游小橋以及橋兩岸的岸邊步行道，需要4個槍機1個球機和1個號角喇叭，具體位置分布如圖5所示：

圖5 位置1攝像頭分布

（2）位置 2（圖 6）

圖6 位置2攝像頭分布

（3）位置 3（圖 7）

圖7 位置3攝像頭分布

（4）位置4廠房旁小道（圖8）

圖8 位置4廠房小道攝像頭分布

（5）位置 5村莊（圖 9）

圖9 位置5村莊攝像頭喇叭分布

3.2 硬件設(shè)備

系統(tǒng)設(shè)備組成包括高清遠(yuǎn)距離槍機、高清云端紅外球機、功放系統(tǒng)、號角喇叭、IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)、硬盤錄像機及存儲、供電系統(tǒng)、避雷系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)基建等，主要設(shè)備說明見表2。

表2 主要設(shè)備說明

3.3 軟件組成

（1）視頻實時監(jiān)控及回訪軟件：實現(xiàn)所有視頻通過云端進(jìn)行集成到一個統(tǒng)一的PC端平臺，并且開發(fā)APP中涵蓋視頻監(jiān)控功能。

（2）廣播控制軟件：可以在手機端或者電腦端控制遠(yuǎn)程任意喇叭進(jìn)行語音播放，也可以控制所有喇叭，可預(yù)先設(shè)置固定的文字，點擊時快速播放，播放時調(diào)用云端服務(wù)器的短信服務(wù)器，每條短信0.1元。

（3）泄洪排查管理系統(tǒng)：水庫運行管理人員可以提前設(shè)置放水泄洪時間，可以設(shè)置喇叭播放滾動播放的時長，頻率，每控制一個喇叭一次播放需要短信費0.01元。一旦設(shè)置放水泄洪時間，可以將巡查任務(wù)下發(fā)給指定人員，指定人員需根據(jù)頻率要求，定時通過手機平臺軟件掃固定地點的二維碼進(jìn)行巡邏巡查，平臺自動登記巡查人員達(dá)到的GIS位置，自動統(tǒng)計人員到位情況和任務(wù)執(zhí)行情況。

4 結(jié)束語

本項目的系統(tǒng)全部都是模塊化、產(chǎn)品化的系統(tǒng)。本項目在珊溪水庫等得到應(yīng)用，系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠，功能設(shè)計上靈活性、擴展性、維護性等較好，值得推廣。