水资源监控平台优化设计

李方++潘春燕

摘 要 水资源问题日益突出，传统监控手段需要更新。视频监控一直在传统的水资源监控项目中处于辅助地位，仅作为现场情况全景查看、录像回放等辅助手段。随着视频技术和监控算法的发展，使得视频监控在水资源监控尤其是水面智能监控找到了新的切入点。本文分析水资源视频监控研究的现状和问题，给出监控平台优化设计的对策。

【关键词】视频监控 智能分析 漂浮物1 引言随着社会经济的发展，水资源问题日益突出。水资源的形势将发生深刻的变化，加强水资源监控已成为当今环境治理过程中的重点内容。2 研究现状及问题美国、日本、荷兰、英国等国家于20世纪70年代开始发展水质监测。上世纪80年代中期国内才开始水质在线自动监测技术方面的研究。从我国提出水资源监控系统的概念以来，自动监控系统得到广泛的推广和应用，在各级环保部门中，资金的投入和技术的革新上呈现快速增长势头。国内关于水资源监控方面的研究在三峡地区比较多，文献[1]中重庆大学黄欢设计了基于计算机网络和无线网络的大范围水域水质的监测方案，运用Web技术实现三峡库区水环境检测系统的开放性设计。李宇航在文献[2]中阐述了水质在线监测系统的系统组成和总体结构，完成了系统控制电路的设计。这些研究主要采用遥感技术、传感器技术、网络技术等对水质的物理化学指标进行可视化监控。针对水面环境，应用遥感飞机、地球卫星、GPS定位技术对河流、航天实验室、湖泊、海洋和水库进行遥感监测。视频监控由于其本身特性的限制，与数据直接关联性低，一直在传统的水资源监控项目中处于辅助地位，仅作为现场情况全景查看、录像回放等辅助手段。目前各省市地方基本上都建有自己的水资源管理平台，尽管采取的技术手段各有不同，从传统角度来讲研究已比较成熟，已投入使用的小型监控系统如紫阳县汉江水质视频监控系统、安吉县水库实时监控系统能够全方位、实时在线监控水面状况，发现多起漂浮物并及时处理，提高了水资源监控效率。但是这种监控需要人工24小时值守查看大屏幕发现问题，费时费力，并没有发挥视频监控应该发挥的作用和优点，薄弱点在于智能分析这一环节，利用率还比较低，效率还能搞提高。随着视频技术和监控算法的发展，清晰度大幅提升，3G/4G无线视频和图片传输的应用，使得视频监控在水资源监控尤其是水面智能监控找到了新的切入点。石为人在文献[3]中提出一种自动检测三峡库区水域水华现象的图像处理算法，建立水华预警模型进而对水华预警。文献[4]中提出基于混合高斯模型的背景差分法和帧差法提取出水面的漂浮物体。吴有富、左建军、杨鹏等人在文献[5][6][7][8][9]提出了对水面漂浮物进行分类和识别，并给出了相关的研究思路和方法，开辟了新的应用领域。国家从战略层面正在建设统一的水资源管理平台，贵州依托大数据业正建设水资源的云平台。研究水面漂浮物智能监控，将其融入水资源管理平台，能够优化平台，提高效率。3 对策及总结智能视频监控技术近几年逐渐从理论阶段走向实用并成为未来视频监控系统的核心技术，视频监控已经在很多行业中获得了应用，在水资源管理应用中要推进智能视频监控技术需要注意以下几个方面。（1）针对某个行业的应用进行特别设计，现有的通用视频处理算法往往只能对某些特定场景有较好的效果，因而在应用过程中，需要针对行业应用和现场环境进行优化设计，选择适应行业环境条件的应用。一般地，视频图像中运动对象是需要检测的感兴趣目标，因此智能视频检测常以检测图像内容的变化为主，对于水利监控而言，由于画面同时包含水面，而水面在动态变化，因此提高了视频检测的难度。但是，水面波纹具有形状不固定、相邻帧运动方向连续、纹理特殊等特点，基于这些特点，水面波纹的干扰可被排除。（2）智能视频检测技术在现有条件下已经可以代替人工完成大部分工作，不过要完全代替人工还需时日，在应用前对场景进行充分的学习和适应，视频处理算法往往需要预设某些阈值灵敏度和参数，一些自适应算法可以对此过程进行自動学习，但是也存在学习时间过长，有时甚至出现无法收敛的情况。因而在应用中最好的模式是在智能视频检测的基础上适当辅以人工，确保针对现场环境设置合适参数。 随着系统应用的逐渐深化和扩展，水面视频监控系统将逐渐朝数字化、网络化和智能化方向发展，大规模联网的流域监控成为发展趋势，利用各种无线通信技术扩展监控范围和预案提高快速决策和应急指挥能力，利用智能视频检测技术提高视频监控系统的自动化程度，将成为未来水面视频监控系统的重要特征。特别是智能化技术使大规模视频监控更具实用意义，可大幅节省人力和监视设备，在水利行业的应用将有广阔的前景，并推进水利视频监控系统向智能化的综合管理系统发展。参考文献[1]黄欢.基于Web的三峡库区水质监测及分析系统的研究与设计[D].重庆：重庆大学，2009.[2]李宇航.三峡库区水质在线监测系统结构控制技术研究[D].重庆：重庆大学，2010.[3]石为人，贾承晖，王楷.基于图像处理的三峡库区水域水华检测算法及预警研究[J].仪器仪表学报，2010（12）：2641-2647.[4]江杰，李刚.河流漂浮物的自动监测方法研究[J].人民黄河，2010，32（11）：47-48.[5]吴有富，左建军，吴晶.一种基于SOM的水面污染物智能监控系统[J].环保科技，2012（18）.[6]左建军，吴有富.水面漂浮物智能监控技术[J].软件导刊，2013，12（04）：150-152.[7]Wu Y，Zhuo J，Wu J.An Intelligence Monitoring System for Abnormal Water Surface Based on ART[C]//Digital Manufacturing and Automation（ICDMA），2013 Fourth International Conference on. IEEE，2013：171-174.[8]左建军.计算机视觉技术在社会公共服务中的应用研究[D].贵阳：贵州民族大学，2013.[9]杨鹏.基于计算机视觉的水面智能监控研究[D].贵阳：贵州民族大学，2015.作者简介李方（1991-），男，河南省息县人。现为贵州民族大学理学院硕士研究生。作者单位贵州民族大学理学院 贵州省贵阳市 550025