环保远程视频监控系统的设计与实现

李瑛玉，周 洁，张 冰，陶 硕，吴 骞

（昆明市环境监控中心，云南 昆明 650500）

0 引言

随着全球工业化的深入发展，环境污染问题日益严重，对环境的监控和管理提出了更高的要求。互联网技术的发展和国家信息化建设的推进，信息化把人们带进高速度、多媒体、智能化、个人化、全球一体的信息环境，为环境保护工作的科学化、规范化管理提供了全新的技术支持。在此基础上各级环境保护部门建立了污染源信息系统和在线监控系统等环保业务系统。由于污染源企业分布零散，污染事件大多为突发性事件，因而环保监察部门无法对排污企业做到全天候监督，环保安全隐患更谈不上及时发现。为加强对大气、水环境、企业废气、废水排放以及对突发污染事件实现监测、实时监控和及时处理，预防和及时发现污染事故，迫切需要建一套能对大气、水环境和各类污染源进行全天候远距离的视频监控系统。

1 系统总体结构设计

1.1 建设目标

环境视频监控系统应用数字视频技术、计算机网络技术、数字通信技术、现代控制技术、地理信息等技术，结合视频图像分析技术[1]。大气环境和水环境的监控系统是在重点监控区域内安置高空视频监控设备，主要是烟尘监控系统和水质监控系统，完成对辖区烟尘排放、工地扬尘、水环境和湖面水质进行实时监控。污染源监控系统是在监控企业在污染源处理处置场所、排污口、在线监控设备附近安装红外高清监控设备，完成对监控污染物的处理处置和排放进行实时监控。监控点的视频图像信息经过数字化处理，通过传输网络，将图像信息实时传输到环境监控中心，为环境管理人员提供第一手的、最直观的现场污染状况视频信息。通过对视频图像的进一步分析（如林格曼黑度分析、水质分析），为管理者提供超标报警信息，并结合GIS，快速、准确定位事故发生地或者污染违法地。同时在对排污企业安置污染源视频监控系统，监控点的视频图像信息经过数字化处理，采用光纤传输方式，将图像信息实时传输到环境监控中心。监控人员通过污染治理设施运行情况和污染物排放情况的直观展示，提高环保部门监管能力和执法工作效率。

1.2 系统结构

视频监控系统主要分为3个部分：前端视频设备、传输网络、监控中心视频监控控制系统组成[2]，如图1所示。

视频监控系统由前端监控点、传输网络、监控中心视频监控控制系统3个部分组成。前端监控摄像机采集现场视频图像，经前端视频服务器（或解码器）将模拟视频信号转化压缩为数字信号之后，通过传输网络发送到监控中心，监控中心视频监控控制系统对前端传输来的视频信息进行存贮、分析和管理，并通过监控中心管理系统实现视频切换、存储、检索回放、及云台镜头控制。

2 系统功能模块与实现

根据环保监控的业务需求，本系统的功能模块设置如图3所示。

1）视频配置管理模块提供对视频设备的管理功能，主要有以下功能：在GIS图层上增删改重点监控区域、监控设备、视频服务器、完成对视频监控设备接入IP和其他参数的配置功能。

2）视频实时控制模块提供视频播放时对监控设备管理控制功能，通过该功能实现在监控过程中控制监控设备的状态、监控位置、焦距、光圈、色度、外红外线控制等功能。

3）GIS基本操作模块是提供GIS图层基本操作功能，主要有以下功能：在GIS图层上提供监控设备选取、监控区域控制放缩控制和GIS图层选择性显示等相关GIS的操作。

4）监控对象管理模块提供对视频监控对象的管理功能。该模块用于实现对重点监控区域内需监控污染源、水面监控预置点位和监控区域内需巡检目标和其相关属性的设定、修改和删除等操作。如图2所示，图中为增加该图像中的监控对象为预置点位。

5）巡检服务提供根据环保监管工作目标的需求，在监控区域内已设置的监控对象中选取需要监控的对象，按环保工作要求自行定义自动巡检路线，巡检时间和巡检过程中需要录像、照相和告警等巡检策略。在无人控制的情况下，监控设备可自行根据之前定义的巡检策略自动完成巡检工作任务。

6）黑度分析管理模块。这是针对环保业务管理需求的功能模块，其主要应用于大气环境和烟气排口排放物的监管工作中，其功能原理是通过对监控对象进行实时抓拍，抓拍后的图片和周围环境图片经行比对，比对结果通过黑度分析算法折算出一个黑度数值。这个数值和监控管理人员根据该污染源的排污标准预先设置的黑度数值进行比对，最终系统判别该监控对象或烟气排放口是否达标排放。

7）视频矩阵控制管理模块主要完成对监控中心电子显示设备分屏显示、播放调配、抓图、录像等功能的管理。

8）录像管理模块主要完成对录像资源的管理和控制，包括：检索、播放、下载各类监控视频录像及管理本地和服务器中各类视频录像资源。

9）配置管理模块实现视频管理软件的系统配置，主要包括用户管理、操作权限管理、录像参数的配置、资源调配、污染源告警设置、字典管理等功能。

3 结束语

远程视频监控为环境管理工作提供一个新思路。本系统目前运行平稳，在环保各个业务系统中得到广泛运用，为环保监督管理工作做出了一定贡献，但是由于受到硬件设备发展的限制和黑度分析算法成熟度的影响，本系统还存在一定缺陷。相信在未来信息技术的发展下，环保远程视频监控系统将会迎来美好的未来。

[1] 刘富强，卢赤班.数字视频监控系统及其应用[M].北京：人民电邮出版社，2004.

[2] 徐华，基于IP的远程视频监控系统[J]，山东科学，2003，6（3）.