视频监控与智能分析在环保系统中的应用研究

傅芃瑞

摘   要：随着我国信息网络技术的不断壮大，如何推动经济和环境的可持续发展引起了政府部门的特别关注，因此对环境的污染治理工作也变得积极起来，誓要找出环境污染的根源以此解决问题，利用现今社会的科技发展技术来治理环境，启动全自动在线监控。文章主要以IVAS智能视频分析系统为基础，对其功能做出相应介绍，从而将环保系统中的视频监控和智能分析做出合理的设计策略，从中了解到视频监控和智能分析在环保系统可实现的功能，比如，远程监控水质、水位、自动在线分析监测黑度、化工产业污水处理系统监控及高空视频监控等功能。

关键词：视频监控;智能分析;环保系统;应用

1    我国环保监测系统产生背景

随着我国经济条件不断增长，人口数量也发生着变化，工业发展迅速，资源被不断开发，导致日常生存的环境遭到外界的污染及破坏，水质被污染、空气质量下降、固体废弃物污染等生态环境问题不断出现，且这些问题的严重性在不断增强。如何在不影响经济发展的情况下，将环境污染从根本上解决，促进我国经济和环境的不断发展，将人类赖以生存的环境维护好，已成为目前最严峻的问题之一。环境污染严重破坏了生态平衡，引起我国政府部门的关注，环保部门根据问题的严重性做出一系列防护措施，明确要求重点针对污染源及治理策略实施在线监控模式，因此市面上出现了成千上百的环保监测系统，并且被得到广泛的运用。

2    监控系统的功能现状与环保系统需求

2.1  早期环境监控系统的组成及功能

（1）早期环境监控系统的组成。在信息化建设中，早期的环境监控被分为3个层次：现场层、网络传输层、中心监控层，其中，现场层的内容包含数据采集传输仪、监测设备、采样设备;网络传输层作为整个网络体系结构中的关键层次之一，主要用于有线和无线的数据传输方式;中心监控层主要通过现场层和网络传输层进行相互监督、相互通信，用来交换数据、发出指令，以此来实现对现场层的集中远程监控。

（2）早期环境监控系统的基本功能：实时进行污染源的排放监测，比如大气中的SO2，NOX排放含量;污水中COD，TOC，TP，NHX含量;噪音噪声污染程度等。环境质量实时在线监测包括大气、河流水域、声音等环境状态的监测。污染治理设施的状态实时在线监控包括污染处理设备仪表的运行、显示状态等。

2.2  早期环境监控系统的发展瓶颈

由于过去的环保监测系统功能不够全面，只能对数据进行监测，在进行实时采集和监测排污点的SO2和化学需氧量的排放量时，不能对图像进行实时监控，更看不到排污点的实际情况，对污染的实况了解不足。

现如今，随着维护体制的不断革新，在建设环保监控系统的时候，一些系统运营商在设计方面，扬长避短地为监控设计了视频功能，但也只是用于本地的图像监控，设立独自的监控点。尽管可以通过网络的连接随时查阅图像监控，但唯一的缺点是少了更精确的设计和规划，为了使环境监控业务的特性更加突出，需要能更灵活地调阅图像。当发生环境污染状况时，视频图像的清晰度太低，无法找到污染源，更不能及时起到提供现场证据的作用，从而影响了环境监测系统对污染源的实时监测效果[1]。

2.3  环保监控市场的新需求

为更全面地解决环境污染问题，从目前的环保市场入手进行分析，不仅能用视频、音频的方式对环境污染进行监控，而且近年来越来越多的监控数码产品更新换代，污染源的监控图像还可以和数据同步显示，并根据系统的数据进行自动化分析、对于发生的异常能及时发出警告、可利用网络的可视化分析出突发事件的紧急处置等一系列发展趋势。将智能预警分析与环保视频监控结合起来，以此能更准确地对环境的变化进行预测、分析[2]。

3    监控视频分析技术在环保系统中的应用

为了使环保检测能更清晰地监测、监控，可以将环保检测系统与视频监控系统相互融合，使监控人员能更便利地通过远程设置将视频监控图像传送过来，通过人们的肉眼对监测到的污染源进行实时观察。大多数污染物排放的时间不稳定，加上视频的监控方位太多，如果这些数据全部需要工作人员用肉眼观察的话，对工作的内容会造成很大负担。针对某一视频源，需要从全部视频数据中选取对应的视频监控图像，由于系统本身不具备自动抓拍技能，因此很难通过视频图像进行取证分析。

根据目前环保监控在实际发展中的需求，利用现有的技术和应用，安防企业提出高清智能网络化环保监控方案，方案以IP传输网络、H.264协议群为传输基础，综合性监控系统包括：1080P，720P高清图像、数据叠加、智能化分析及告警、音频监控、可视化指挥调度为一体的应用系统。

通过高清智能网络环保监控方案，可实现对视音频及报警信息的采集、传输/转换、显示/存储，进行权限管理，保证信息的安全、可视化环保事件的应急预案管理和调度等多项功能。通过摄像系统对污染事件频发的区域进行连续监视，通过控制中心和分控中心遥控的方式，调整监视区域和染污源监控点，环保部门足不出户即能实时了解情况并进行监督。一旦发生污染事件，可查阅现场录像记录，并与环境监测数据叠加同步显示，为调查和处理提供方便，把现场监控模式由传统的单一型、粗放型向综合型、智能化、集约型转变，提高了环境管理的效率[3]。

4    系統设计方案

从2006年开始，我国对环境监控形成高度重视，并发展制造出在线监测系统，截至2012年年底，全国90%以上的市级环保单位已完成系统建设。每个地区因环境不同、建设标准不同，所需的监测要求也各不相同，自2006年到目前为止，视频监控技术在逐渐提升，从传统的模拟监控视频到如今的高清视频画面，发生了历史性的改革换代。

4.1  水质远端监控

遠程实时监控可用于对水质、水位的监测，如有异常就立刻报警。当水库大坝水面出现各种漂浮物和漂移物体（原油）时，智能视频分析系统会根据图像显示的物体发出报警信息，并结合水质在线监测设备进行水样提取和检测。该系统还可以为整个水域提供全面防护措施，防止非法人员和不明物体流入水域防护区，不仅可以减少监控人员的工作压力，还可减少监控的使用量。

4.2  水位远端监控

水位监控系统一般多用于人烟稀少的区域，不仅能根据水位的高低及时对人们的用水量做出正确分析，还可以为环保部门的调度控制工作提供有利依据，也可为旱灾提前制定防御措施。此系统可根据设定的参数值来决策水位高于以及水位低于某个数值的时候，能及时将情况发送给监控人员，并提出相应措施[4]。

4.3  黑度分析

黑度分析是大气环境监控系统中的主要功能之一，而传统的监测系统则需要占据工作人员量，每个人在现场只能监测一支烟囱。我国的安芯黑度分析只需要坐在仪器前就可以同时监测多个监测点，并且是全天制监测，进一步提升了黑度值的精确度。传统的黑度值通常是人们根据情况做出的大概判断，与实际数值相差较大，而黑度分析则采用的是网络技术，以达到黑度值与实际参数相符。为了维护环境保护执法和征收的事实依据，此黑度分析系统可以利用拍照、录像、数据保存保留参照依据。该系统不仅能在线监测到污染的来源，而且还实现了与环保中其他业务的无缝对接，能更好地将视频监控点和监控点之间、监控点与监控中心之间存在的问题得以解决，减少了客户的成本量。由于此系统的使用能力极强，可将其用于冶炼、石化等高污染领域，根据烟气出口烟气排放的实时视频记录和拍摄，结合黑度分析软件，为环境监测和执法部门提供依据[5]。

4.4  化工企业污水处理系统监控

基于污水处理方面，智能分析系统通过音频、设备视频及数据分析，来判断设备工作是否能正常运行，一旦水污染物严重超标或有其他异常事件发生，系统则会及时发出警报，并提醒检测人员及管理部门及时应对，以此来预防严重的污染状况。系统的作用不仅在于监测企业污染设备的正常运行，还可对企业的偷拍现象进行监督管理，更有利于全天候在线监测的有关数据。

4.5  高空视频监控

将摄像机安装在环境监测的中心地带，然后将视频服务器和摄像机连接起来，并利用多媒体数据的压缩编码技术将采集来的视频通过网络通信协议直接传送到中心监控的服务器上。监控人员可利用电脑进行登录到中心服务站点，对前端视频进行实时监测。

由于摄像机的镜头是具有变焦功能的，因此可看清3 km之外的境况，加上高清彩色摄像机的原理，可监控大面积的空间领域，最后将视频连接在网络服务器传送到监控中心处。

4.6  防固体废弃物生活垃圾胡乱倾倒监控

人们生活中不可避免的就是生活垃圾，要在垃圾集中区设定监控设备，根据数字智能分析系统对滞留物及移动监测等进行分析。当生活垃圾被随意处置的时候会发出相应警报，并实时保留证据，还可联合执法机关的共享信息平台，查询违法站点。

4.7  外来物种入侵监控

随着人们的经济活动和国际交往，一些物种由原生存地借助于人为作用或其他途径移居到另一个新的生存环境，并在新的栖息地建立种群，被称之为外来物种。外来物种的到来严重影响了生态平衡，并损坏了人们的健康，不仅对生态系统造成一定的影响和破坏，而且给环保人员的工作也带来了很大负担。因此可利用数字智能化分析系统的密度监测技能进行分析，并对外来物种进行实时监控措施，还可提前在视频画面上预定出物种可能出现的区域，并将此区域设定为警戒地，根据密度百分比的参数值设定时间，当图像被不明物体覆盖或遮挡的时候，可根据变化的面积以及设定的时间值，由系统发出报警[6]。

5    结语

目前，国家开始高度重视环境保护政策，并将视频监控平台和行为分析的智能化统一成一个便准化发展形式，可为我国环境保护事业的发展提供强有力的支撑。

[参考文献]

[1]韩阳.视频监控与智能分析在环保系统中的应用[J].中国公共安全，2013（11）：100-104.

[2]张茂.浅谈高清频智能分析在环保监控中的应用[J].中国公共安全，2013（11）：97-99.

[3]胡君城.智能视频监控技术在环保监控中的应用[J].信息技术与信息化，2015（8）：73-74.

[4]张聪，王建鹏.自动监控系统在环境保护中的应用[J].民营科技，2012（4）：5.

[5]张建雄.环保视频监控系统分析[J].中国公共安全，2013（11）：105-108.

[6]李杰.智能视频监控系统的研究和应用[D].北京：北京邮电大学，2012.

Abstract：With the development of the information network technology in our country， how to promote the sustainable development of the economy and the environment has caused the special attention of the government departments， so the pollution control of the environment has also become active， and the root cause of the environmental pollution is to be found to solve the problem. The present social science and technology development technology is used to treat the environment， and the full-automatic on-line monitoring is started. Based on the IVAS intelligent video analysis system， the paper introduces the function of the system， so as to make a reasonable design strategy for the video monitoring and intelligent analysis in the environmental protection system， from which the video monitoring and intelligent analysis can be realized in the environment protection system. Functions such as： remote monitoring of water quality， water level， automatic on-line analysis and monitoring of blackness， chemical industry sewage system monitoring and high-altitude video surveillance.

Key words：video monitoring; intelligent analysis; environmental protection system; application