大壩安全管理中的多形態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究

戴燁軍 張志強(qiáng)

摘 ?要：密云水庫作為北京市最大的水庫，對大壩、水資源的安全管理，是密云水庫以及駐守大壩武警中隊的首要任務(wù)。隨著科技的不斷進(jìn)步，密云水庫通過先進(jìn)的科技手段不斷提高安全監(jiān)控力度，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)報警，多點(diǎn)觸發(fā)，立即響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對大壩、庫區(qū)水資源的安全管理的目的。本文重點(diǎn)闡述如何通過現(xiàn)階段先進(jìn)的多形態(tài)監(jiān)控手段，達(dá)到提高密云水庫的安全管理工作效率的目的。

關(guān)鍵詞：值班管控;高清數(shù)字圖像;視頻會商;語音廣播;卡口抓拍;可視對講

中圖分類號：TP277 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2096-4706（2021）13-0103-04

Application Research on Multiform Monitoring System in Dam Safety Management

DAI Yejun， ZHANG Zhiqiang

（Beijing Miyun Reservoir Management Office， Beijing ?101512， China）

Abstract： As the largest reservoir in Beijing， the safety management of dam and water resource is the primary task of Miyun reservoir and the armed police squadron stationed at the dam. With the continuous progress of science and technology， Miyun reservoir continuously improves the safety monitoring through advanced scientific and technological means， realizes one point alarm， multi-point trigger and immediate response， and realizes the purpose of safety management of water resources in the dam and reservoir area. This paper focuses on how to improve the safety management efficiency of Miyun reservoir through the advanced multiform monitoring means at the present stage.

Keywords： on-duty control; HD digital image; video conferencing; voice broadcasting; bayonet capture; video intercom

0 ?引 ?言

北京市密云水庫，是為市區(qū)供水的重要水源地，近年來隨著南水北調(diào)工程進(jìn)京，密云水庫又成了重要的水源集調(diào)中心。保護(hù)水庫大壩、水資源安全是密云水庫和駐守武警中隊的首要任務(wù)。為提高信息化條件下水庫大壩的安全系數(shù)，管理單位緊跟技術(shù)前沿，注重安全管理與技術(shù)的融合，將報警、視頻監(jiān)控、視頻會商、廣播等數(shù)字技術(shù)廣泛應(yīng)用到安全管理領(lǐng)域中，不斷拓展功能，實(shí)現(xiàn)了安全管理的可視化，大幅度提高了值班管控能力。

通過對密云水庫及駐守武警中隊的走訪與實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)目前的安全管理監(jiān)控業(yè)務(wù)主要采用目視直控的監(jiān)控系統(tǒng)，受技術(shù)的局限，存在著執(zhí)勤效率不高，人員增加等諸多問題。再結(jié)合各管理單位對于安全管理的業(yè)務(wù)功能需求，提出針對密云水庫大壩安全管理中的基本業(yè)務(wù)功能需求，應(yīng)具備聯(lián)動指揮、報警、廣播、會商、監(jiān)控、執(zhí)勤值班等功能，業(yè)務(wù)系統(tǒng)包含圖像系統(tǒng)、視頻會商系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、執(zhí)勤管控系統(tǒng)。隨著智能化監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，將取代傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)值班、執(zhí)勤管理智能化。本文從加強(qiáng)智能監(jiān)控系統(tǒng)在執(zhí)勤領(lǐng)域中應(yīng)用研究，對進(jìn)一步提高值班管理能力和目標(biāo)安全系數(shù)，對達(dá)到減員增效的目的具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 ?技術(shù)架構(gòu)設(shè)計思路

通過融入各類前沿智能檢測、識別、控制等相關(guān)技術(shù)，整合指揮、監(jiān)控、防護(hù)、報警、通信、處置要素，實(shí)現(xiàn)信息智能管理、通道智能防范、監(jiān)控智能識別、險情智能感知、情況智能處置等智能功能，構(gòu)建科技手段為支撐的安全執(zhí)勤管理信息體系，實(shí)現(xiàn)縱深防護(hù)遠(yuǎn)端過濾的外圍屏障體系。

采用數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化等方面的應(yīng)用技術(shù)，滿足實(shí)用性、先進(jìn)性、專業(yè)性、開放性、安全性、集成性和經(jīng)濟(jì)性的要求，完善安全管控體系，著力提升安全防護(hù)能力，全力保證密云水庫守衛(wèi)任務(wù)絕對安全。

系統(tǒng)總體構(gòu)架由四部分組成：信息采集、通信網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)應(yīng)用和信息顯示，系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

信息采集是指前端信號采集設(shè)備，主要指高清視頻監(jiān)控攝像機(jī)、聲光報警、區(qū)域廣播等前端設(shè)備。通信網(wǎng)絡(luò)是指對信息采集設(shè)備的傳輸，主要以光纜方式傳輸。業(yè)務(wù)應(yīng)用是指各系統(tǒng)軟件對前端采集設(shè)備的調(diào)用、切換、控制和存儲。信息顯示指視頻監(jiān)控圖像和其他信息在拼接屏、LED和液晶電視上進(jìn)行顯示。

2 ?視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 ?執(zhí)勤管控系統(tǒng)

執(zhí)勤管控系統(tǒng)具有聲光報警、語音對講、應(yīng)急報警、報警聯(lián)動，視頻監(jiān)控、電話通信、廣播喊話等功能，拓展了全域監(jiān)控、執(zhí)勤防瞌睡、全員互控、全程管控、前置操作、電子地圖、巡邏報警、報警接入和平臺拓展的功能。

執(zhí)勤管控系統(tǒng)具有功能多、操作便捷、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，考慮到系統(tǒng)應(yīng)用涉及安全業(yè)務(wù)，因此系統(tǒng)需要建立一套專用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)，從而達(dá)到通信安全的目的。值班部署結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

執(zhí)勤管控系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中，是將目標(biāo)周界、主要通道、要害部位等責(zé)任區(qū)內(nèi)所有采集信息接入執(zhí)勤崗位信息終端，拓展執(zhí)勤人員觀察警戒范圍，消除盲區(qū)死角，為執(zhí)勤人員處置突發(fā)情況贏得主動權(quán)。在重要部位部署電子哨兵，技防輔助人防，實(shí)現(xiàn)全天候無死角監(jiān)控、目標(biāo)入侵檢測、實(shí)時動態(tài)跟蹤、多級聯(lián)動報警功能。一點(diǎn)觸發(fā)警情，全域警戒，可以實(shí)現(xiàn)所有在崗執(zhí)勤人員互管互控。

執(zhí)勤管控系統(tǒng)的執(zhí)勤、值班數(shù)據(jù)可以上傳到執(zhí)勤中心的態(tài)勢分析平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中存儲以及深度分析，通過數(shù)據(jù)匯聚、規(guī)律分析以及動態(tài)展現(xiàn)，為各級管理者提供真實(shí)可靠的輔助決策依據(jù);同時執(zhí)勤管控系統(tǒng)各類報警、換崗、監(jiān)控視頻等實(shí)時上傳到多級執(zhí)勤管控平臺，確保執(zhí)勤中心遠(yuǎn)程實(shí)時掌握各執(zhí)勤崗的情況。

2.2 ?視頻監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)在遵循分層、全開放的體系架構(gòu)，形成一個開放的、完整的、標(biāo)準(zhǔn)化的交換架構(gòu)。系統(tǒng)采用基于IP網(wǎng)絡(luò)的分布式控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)視頻信號的全數(shù)字化傳輸、交換、存儲、處理。視頻監(jiān)控系統(tǒng)既可作為獨(dú)立系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行，又可以通過專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)不同執(zhí)勤中心、值班室內(nèi)監(jiān)控需求，在不同時期實(shí)現(xiàn)所有部署的重點(diǎn)部位，多人多點(diǎn)監(jiān)控，從而提高重點(diǎn)部位的監(jiān)控力度。視頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

2.3 ?視頻會商系統(tǒng)

視頻會商系統(tǒng)利用專用網(wǎng)絡(luò)，采用獨(dú)立系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)上級拉中級、下級進(jìn)會場;中級拉上級、下級進(jìn)會場;下級無權(quán)拉中級、上級進(jìn)會場的管理模式。達(dá)到了特殊部門的逐級管理要求。視頻會商系統(tǒng)采用專用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，可以保障會議的保密性。視頻會商結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

2.4 ?廣播對講系統(tǒng)

IP網(wǎng)絡(luò)廣播對講系統(tǒng)采用領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)，將音頻信號以數(shù)據(jù)包形式在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上進(jìn)行傳送，是一套純數(shù)字的雙向音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)。徹底解決傳統(tǒng)對講系統(tǒng)存在的傳輸距離有限、易受干擾等問題;解決傳統(tǒng)廣播存在的音質(zhì)不佳、傳輸距離有限、缺乏互動等問題。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，使用簡便，每個接入點(diǎn)無須單獨(dú)布線，系統(tǒng)兼容性高，與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字視頻監(jiān)控、內(nèi)部通信、報警求助的融合應(yīng)用。廣播對講系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

3 ?系統(tǒng)建設(shè)主要功能

系統(tǒng)整體具有便捷操作、即時觸發(fā)特性，可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)或多點(diǎn)報警后，指定點(diǎn)或全域立即獲知，從而快速響應(yīng)進(jìn)入警戒狀態(tài)，極大提高指揮、決策效率。系統(tǒng)具備的主要功能有：

報警聯(lián)動：設(shè)五個分類報警鍵，1個獨(dú)立一鍵報警鍵。觸發(fā)警情按鍵時，聯(lián)動聲光報警燈報警，開啟警燈閃爍和語音提示，客戶端聯(lián)動彈出相應(yīng)畫面，語音提示報警信息。自動開啟廣播喊話、自動連接對講主機(jī)，發(fā)送報警信息給執(zhí)勤管控系統(tǒng)。

在崗狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)如圖6所示，該系統(tǒng)具備防瞌睡，防離崗兩防功能。實(shí)時捕捉人體、人臉、人眼等圖像，經(jīng)過分析儀進(jìn)行實(shí)時自動分析處理，判斷執(zhí)勤、值班人員是否離崗、睡崗、走神，并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場提示和遠(yuǎn)程報警。在檢測到“瞌睡、離崗”時，觸發(fā)語音報警或發(fā)送第三方平臺。取證功能：檢測到“瞌睡、離崗”時，連續(xù)抓拍圖片或存儲相應(yīng)的視頻。記錄功能：實(shí)時存儲相應(yīng)系統(tǒng)操作記錄、報警觸發(fā)記錄。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)：具備監(jiān)視功能：能夠全天候?qū)崟r采集被控站點(diǎn)及區(qū)域的圖像信息，系統(tǒng)采用數(shù)字圖像傳輸方式、多窗口顯示?？刂乒δ埽嚎梢酝ㄟ^控制鍵盤控制電動鏡頭光圈的大小、焦距的長短等參數(shù)。存儲與回放：系統(tǒng)可以將每一天的現(xiàn)場情況以圖像方式實(shí)時記錄下來，監(jiān)視或回放錄像時看清當(dāng)時情況，不遺漏任何細(xì)節(jié)場景，一旦發(fā)生差錯，可以通過重放錄像進(jìn)行查找。

監(jiān)控綜合管理界面如圖7所示，在管理中心，通過視頻監(jiān)控管理服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)集中管理。同一監(jiān)控點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)多地監(jiān)控，極大提高了監(jiān)控力度。

遠(yuǎn)程視頻會議：本地與上一級管理單位，本地與下屬單位之間互相組網(wǎng)、單獨(dú)組網(wǎng)會議，極大提高了遠(yuǎn)程會議效率。

語音對講、監(jiān)聽：執(zhí)勤、值班室可以對各監(jiān)控崗進(jìn)行監(jiān)聽和廣播;執(zhí)勤崗觸發(fā)警情時聯(lián)動呼叫語音對講主機(jī)功能。

廣播喊話：執(zhí)勤室將喊話、緊急警情、語音廣播、錄播、定時播報等信息通過廣播單區(qū)域或全區(qū)域進(jìn)行實(shí)時、定時、計劃廣播。可以實(shí)現(xiàn)全區(qū)廣播：可以實(shí)現(xiàn)中心對系統(tǒng)內(nèi)所有終端進(jìn)行統(tǒng)一廣播。分區(qū)廣播：可對系統(tǒng)內(nèi)終端按路段、奇偶、片區(qū)等形式分區(qū)，對指定的區(qū)域分別播放指定的音頻節(jié)目或者進(jìn)行廣播喊話，互不影響干擾。喊話廣播：通過IP網(wǎng)絡(luò)尋呼話筒或者控制臺，能指定全部、局部或單個終端，實(shí)現(xiàn)廣播喊話。定時廣播：可設(shè)置定時播放列表，音頻自動定時播出，各廣播點(diǎn)播放設(shè)備根據(jù)定時播放列表自動開關(guān)。

可視對講系統(tǒng)管理界面如圖8所示，通過前端設(shè)備，可將布放區(qū)域的圖像信息及語音信息傳達(dá)至執(zhí)勤室，并與執(zhí)勤室進(jìn)行可視語音對講。執(zhí)勤室可通過系統(tǒng)監(jiān)控屏幕遠(yuǎn)程觀測到車輛人員信息，做出決策，從而達(dá)到不離監(jiān)控崗位的情況下，遠(yuǎn)程控制門的開閉，極大提高了執(zhí)勤、值班的效率。

圖8 ?可視對講系統(tǒng)管理界面

卡口抓拍：大壩執(zhí)勤崗設(shè)立了卡口，通過卡口抓拍系統(tǒng)，將車輛信息錄入，實(shí)現(xiàn)過往車輛是否符合放行的信息反饋到大屏上，執(zhí)勤人員根據(jù)反饋信息進(jìn)行放行或攔截詢問。實(shí)現(xiàn)高效的安全管理的同時，也可以提高通行的效率。

記錄存儲分析：系統(tǒng)根據(jù)存儲空間大小，時刻對操作、響應(yīng)、圖像、聲音進(jìn)行集中或異地存儲，存儲的數(shù)據(jù)均有時間記錄。

事件分析：通過演習(xí)或突發(fā)事件，對系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)。事前預(yù)警：從觸發(fā)預(yù)警開始前幾個小時或幾天內(nèi)即可開始，至觸發(fā)警情，最后警情響應(yīng)處理全程;通過系統(tǒng)記錄的具備時間點(diǎn)的圖像、語音、操作等數(shù)據(jù)，分析事件管理者決策是否及時準(zhǔn)確、參與的所有人員操作是否得當(dāng)，從而判斷整個過程是否達(dá)到了預(yù)期目的。

4 ?結(jié) ?論

密云水庫大壩安全業(yè)務(wù)管理是通過整合視頻監(jiān)控、執(zhí)勤管控、報警聯(lián)動、廣播喊話、語音對講、視頻會商、卡口抓拍等多功能業(yè)務(wù)形態(tài)，為駐守水庫大壩的武警中隊提供直觀、即時、清晰的圖像、聲音等信息，通過系統(tǒng)聯(lián)動，建立動態(tài)監(jiān)管、智能巡檢、統(tǒng)計查詢、運(yùn)行管理、運(yùn)行督查、系統(tǒng)管理等內(nèi)容模塊，實(shí)現(xiàn)信息采集自動化、實(shí)時在線監(jiān)測及安全預(yù)警。迅速有效地展示大壩區(qū)域的安全狀況，及時發(fā)現(xiàn)影響大壩、水源安全的前兆信息，提高了大壩安全管理的可靠性和水庫大壩安全預(yù)警能力。從而實(shí)現(xiàn)提高安全管理的目的。

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作者簡介：戴燁軍（1982.09—），男，瑤族，湖南懷化人，中級工程師，本科，研究方向：水利水文信息化建設(shè)與管理工作;張志強(qiáng)（1981.08—），男，漢族，河南安陽人，政工師，本科，研究方向：水利水文信息化建設(shè)與管理工作。