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智能水利/水库大坝/防水灾安全监控系统

 
  详细描述:
 
 

水利、水库大坝安全监控系统

    水利视频监控系统是数字水利的重要组成部分,也是近期数字水利系统建设中的热点和亮点。工作人员通过该系统可在监控中心或者工作计算机上实时监控各个水利设施,实时观测水资源现状,大大提高了工作效率;而在抗洪救灾中,通过该系统也可实现远程观测和指挥,对于气候恶劣人员难以达到的地区,本系统更是起到了不可替代的作用。
以往水利视频监控系统主要为防汛抗洪服务,在汛期保障水利设施的安全,随着视频监控系统在水利行业的进一步推广,系统将逐渐在水利部门的日常管理中发挥作用,例如用于水资源管理、水利设施周边安全、航运管理及水体环境监测。预计水体污染监控将成为下一个应用热点,高清晰度视频监控系统(分辨率达到1024×768以上)更能发挥作用,能对污染物的分布和发展趋势等进行有效的远程观测,同时应实现和环保监测设备及系统的有效联动,获取相关的污染指标数据并和视频形成统一的数据备份,作为领导决策和执法的依据。
传统水利视频监控以单个水利工程设施监控为主,往往附属在闸门控制系统中,为本地工作人员服务。近几年出现了以流域和大区域为单位的大型联网监控系统,该类系统可使领导远程监视水利设施状况,同时避免由于只看到单个水利设施而无法了解上下游各个相关站点情况的尴尬局面,在防汛抗洪过程中为各级领导提供了全局决策依据。在此情况下,新建水利视频监控系统必然将远程监视以及流域的整体监控作为必备的技术要求,同时已建监控点也将逐步实现联网改造和接入。各省水利管理部门为适合这种发展趋势逐步出台了相应的配套标准,以期实现水利视频监控的标准化。
从技术上而言,流域监控系统必然对系统架构以及服务器平台提出了更高的要求,在此过程中,必须要实现服务器分布式部署,同时解决服务器级联、备份以及互相支援等问题,提高流媒体服务器的转发效率以满足大流量视频数据的转发和分发,并确保不堵塞现有水利专网。
系统有三级结构,主要有省水利厅、市水利局和大型水利设施管理处等三级,各级可独立工作,也可级联协同工作。
水利行业中智能视频检测技术的应用可细分为以下几个方面,针对不同应用需对算法进行适应性设计。
1、闸门开闭检测
水利工程中闸门各种各样,有分洪闸、冲沙闸、节制闸、船闸等,由于闸门在开闭过程中受力巨大,容易损坏,常会出现开闭不到位、卡死等情况,一种解决方案是采用闸门开闭检测开关,但有时闸门需要运行在半闭状态,此时开闭检测开关就不易检测了。智能视频监控能有效地解决这个问题,使得闸门不间断自动监测成为可能。由于闸门在开闭状态下图像内容不同,通过检测与闸门开启有关的特征点在图像上的位置,如检测闸门上部传动部分,就可利用视频分析检测闸门状态。
系统还可以采用基于分割的跟踪算法检测闸门处的水位高低,在应用中先用分水岭算法等进行图像分割,而后基于模型进行区域合并和跟踪。一旦检测到闸门状态异常,或水位超过设定值(通过对水位标尺的比对实现),则立即发出报警信号。
2、决堤、漫溢检测
在汛期中,决堤或水漫过溢出堤坝会引起严重后果,必须密切监视,视频监控使得无须在现场就可不间断监视,但长长的堤坝需要大量的摄像机和监视器,也就需要大量的监控值班人员,智能视频监控可实现决堤、漫溢自动检测和预警。由于在发生决堤或水漫出堤坝时,图像内容会发生改变,通过对图像内容的分析,包括差分检测、纹理分析等手段,就可检测是否出现决堤、水漫堤坝的现象。系统通过水位检测,并与设定的警戒线比较,也可在水漫堤坝前发出预警,为工作人员提供一定的处理时间。
3、人体检测
现实生活中,每年都有人因越过堤坝游泳或进入水利禁区造成人员伤亡,如每年在钱塘江堤坝处由于违规观潮导致人员伤亡的事故屡见不鲜,人体检测技术可在有人翻越堤坝时及时报警,从而避免恶性事故的发生。
人体检测主要采用活动目标分割、跟踪、检测等技术。一般为静止场景,容易采用高斯模型或差分检测实现背景提取,从而利用减背景方法实现活动目标分割,实现警戒区域入侵检测和报警。进一步,对于检测到的活动目标采用Harr特征分析,利用AdaBoost和支持向量机等技术可实现是否是人体的判别,从而实现只对活动人体目标的检测。通过对人体目标的进行一步特征分析,如服饰颜色、人脸特征等,还可实现多摄像机间的目标交接和跟踪。可以在堤岸和禁区设置视频警戒线并应用以上技术,从而检测到有人翻越堤坝、进入堤岸或水域时及时发出报警。
随着系统应用的逐渐深化和扩展,水利行业视频监控系统将逐渐朝数字化、网络化和智能化方向发展,应用面越来越广,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,将成为未来水利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。