环境监控解决方案应用简述

　　国家“十二五”规划出台，智能电网、环保等领域都成为了国家在未来五年重点规划和发展的领域，其中2100亿环保投资，更是刺激了相关产业的发展。随着环保意识的加强和安防技术的日渐成熟，安防技术也会逐渐渗透环保行业的各个领域，由较窄领域监测向全方位领域监测的方向发展，比如排除监控、电力系统智能化改造、自然保护区、森林防火、湿地监控等。

　　我国环境监控现状分析

　　我国目前环境监控主要应用在企业污染源监控，但是，也仅仅是实现了诸如采集和监测排污点的二氧化硫排放量、化学需氧量等的数据监测功能。由于没有实现图像监控功能，并不能直观的看到排污点实际图像。

　　通过视频可以查看治污设施是否在正常运行，从而判断治污效果。如果设施未正常运行，就很可能出现超标排污的情况。看废水治理，主要看是否有气泡。绝大多数污水处理设施有一个氧化曝气过程。如果曝气池的水直冒泡沫，像烧开的水在翻腾，证明设施运行正常。否则，证明设施运行有问题。看废气治理，主要看烟的黑度。如果排烟口排放出来的烟气是白色或无色透明的，犹如水蒸气一般，就表明废气达标了；如果烟气呈褐色甚至黑色，则肯定超标了。

　　面对环保监测行业前端数据采集和联网视频采集的双重需求，一般厂商往往采用传统网络传输数据再同时购置一套视频服务器进行硬性拼接的方案，其存在着造价高、维修难、兼容性差等隐患，信息采集技术和现代数字视频技术的碰撞成了技术层面上另一个瓶颈所在。并且，建立以各级环保部门为中心、相关排污企业为分支点的污染源视频监控系统势在必行。

　　环境监测技术新宠--高清、智能、无线

　　刚才提到的环境监测中的实际应用，高清和智能分析技术也应用在其中。智能化和高清化，是安防技术发展的一个趋势，而且高清和智能技术从无到有，目前在渐渐走向成熟和完善。这两项技术的发展，也是客户需求和技术进步的一种体现。在科技日益发展的今日，监控产品已经完全具备了实现高清和智能功能的能力。而且，具备高清和智能功能的产品已经开始应用到机场监控、火车站监控、交通领域等众多领域，并且做出了卓越的贡献。

　　高清化设备在环境监测项目的推广几乎是跟数字化设备同时进行的，如今前端监控产品已经出现了高清摄像机（720p、1080p等），后端也出现了高清设备（HDM等）。例如在变电站中，通过高清化的监控设备可以清晰的观察到仪表盘的显示和刀闸的开关，对设备发热、变色、冒烟等情况，可以做到及时报警。同时加装红外热像仪的设备，可以在设备故障的萌芽状态发现危险。在安全防范方面，由于变电站多位于偏远地区，设备贵重，因此对门禁和周界的防范等级要求极高，需要对进入人员进行严格的审核，并且由于出入人员较少，高清的可视化门禁在鉴别上相对容易。在环保领域，高清的设备可以及时、准确的监控到水的颜色和状态的变化，并作出及时的报警。而且，可以监控设备的运行程度、状况，及时指挥工作人员或者通过遥感系统进行自动调节，使系统运行符合要求。

　　 另外，智能化也逐渐成为了环境监控的热点。环境监控对于智能化的需求，已经不仅仅在于周界、遗留物检测、徘徊行为检测等比较传统的功能方面，以智能电网为例，智能化的应用将很大的弥补今后集中监控后人力的不足。智能监控通过对仪表盘的划线和颜色的区别，可以在仪表指针走到警戒区域自动报警，降低了劳动量，节约了成本。而且可以通过在视频的时间轴上，利用动态侦测、事件检测等智能化分析技术，还可以对视频进行有选择性的动态存储和告警事件存储，从而可以滤除大量的冗余视频信息占用存储空间，这样可以节约存储空间，降低项目整体成本。

　　图一：变电站无人值守监控画面

　　除了高清、智能技术之外，无线技术已经成为环境监测不可获取的一部分了，目前已经完全可以实现利用最新的、压缩比较高的H.264视频压缩算法，通过GPRS、EDGE、联通CDMA、电信天翼等无线网络最高可以实现流畅的5-20帧/秒的手机高清晰监控图像效果，无需网络布线和架设天线。

　　在电力监控方面，无线技术主要体现在铁塔监控上，在电力铁塔上安装监控终端设备，主要负责采集电力铁塔周围的环境变化数据;做到温湿度组合报警、凝冰报警、当铁塔结冰或线路结冰通过远程监控就了如指掌。另外配备铁塔倾斜探测器，绝缘子漏电探测器，风向风力探测器等对电力铁塔进行监测。音视频监控设备，主要负责监控电力铁塔周围环境状态及周界安全情况。在污染监测方面，主要针对污水源口或者处理污水口的视频监控，随时对于污水排流量和处理状况进行跟踪和视频信息传输，及时反馈的信息，可以增加报警反应速度。

　　环境监测系统解决方案分析

　　全国各地污染源监控系统建设情况参差不齐，总体来说，主要存在下列问题:

　　1.对于已经安装的污染源自动监控设备，很少与环保部门进行联网，导致地方环保部门不能及时监督污染源排污情况;

　　2.上级环保部门无法得到下级环保部门对已监控企业污染物排放的处理情况，难以指导下级环保部门工作;

　　3.虽然有些环保部门已经建成监测系统、12369举报系统等相关业务系统，但是各系统独立运行，形成信息孤岛，执法人员难以调动各方资源，快速、准确处理突发环境事故，造成执法工作效率低下。

　　亚安在充分理解我国环保业务现状和需求的基础上，结合环境数据采集、监控、图像、交换、通讯、网络等相关产品技术优势，开发出适合我国国情的环境监督监控解决方案。方案以建立污染源的主要污染物数据采集和分析加工、远程视频监控和调度指挥、业务数据共享的监控(信息)中心为目标，环境执法部门能够监督污染治理设施的运行情况，并且能够通过现场视频实时监控污染源情况。通过污染源现场视频、污染物数据监测、12369举报电话、信访等多种手段，环境执法部门能够全面了解污染源现场情况，并且运用电子地图、全球定位、应急预案、移动网络等先进的技术，及时处理污染源现场事故，有效地制止污染行为发生或扩大。

　　 1、系统构架

　　该系统采用分布式数据采集、集中管理模式，根据实际情况可建立“前端采集＋中心管理”的二级架构方式，也可采取分配权限多级管理的阶梯架构方式，灵活配置方便部署。如图2

　　图2：环境监测系统架构

　　2、系统拓扑结构

　　（1）以环保监控摄像机及环保监测主机、环境参数采集探头、传感器为核心的前端采集设备；

　　（2）由服务器阵列组成的基础服务设备；

　　（3）由管理终端、浏览终端和手机终端组成的用户操作设备。如图3

　　图3环境监测系统拓扑结构

　　环境保护监测监控系统的建设目标是：按照环境污染整治行动进度要求，全面完成省、市、县三级环境监控中心建设及改造，实现环境质量和重点污染源监测监控中心应急调度中心功能。基本实现监测自动化，传输网络化，管理数字化。基于检测点与监控点分散而众多，事件时间发生不定时等特点，通过整体的整合，按照实际配备监控设备，我们采用监控点抓取视频与音频数据，通过网络通讯技术及图像压缩处理技术，将视频数据采集成到基于以太网和TCP/IP协议的计算机网络上，采取直接实时监察措施，严格控制环境的污染情况，对环境污染，重点保护区域进行全天侯远程视、音频实时监控，以实现管理的集中化、监控的分布化，为远程视频监控系统提供高效可行、高性价的解决方案。

　　3、系统设备

　　（1） 前端设备

　　环保监测中涉及到环境空气质量监测、地表水水质监测、噪声监测和对国控、省控重点企业污染源监督性监测，针对环境参数采集应用红外线气体传感器、自发电池型气体传感器、PH计/ 酸度计、流量计/流速仪、离子浓度测定仪、噪声分析仪、风速测定仪、报警探头等监测传感器、仪器、探头设备，在污染源现场，建设污染源自动监控子站、治污设备自动监控子站和视频在线自动监控子站，各子站采集的实时数据和视频信系统一通过数据采集仪上传至监控中心;在环境质量监测站现场，建设环境质量自动监测子站和视频在线自动监测子站，采集环境数据及现场视频信息，通过环保监测主机上传至监控中心。

　　采用网络球型摄像机、网络枪机配合中型室外护罩进行监控录像，或者采用模拟系列产品配合视频服务器实现数字化建立组网，通过环保监测主机实现实时视频和环境数据进行采集。

　　（2） 传输系统

　　通过光纤收发器将前端监控的视频通过专网光纤连接至监控中心，或者通过无线传输至监控中心。各环保监控中心通过VPN 网络将连续监测数据直接报送总站，由总站通过空气自动监测数据实时发布系统发布所有联网子站的实时监测数据，环境监测数据按原日报要求格式和日报传输方式上报至中国环境监测总站。

　　 （3） 管理平台

　　监控管理平台是整个视频监控系统的核心，位于环保局监控中心，采用省、市两级级联部署架构，市局平台负责完成辖区内所有前端接入、设备管理、视频转发分发、录像存储、检索回放、告警联动、用户权限管理以及网络管理等一系列功能，省局平台则负责完成与所有市局平台的级联，以及全网监控资源的统一管理。同时，管理平台还完成与环保数据监测系统之间的对接，实现监控点污染数据与监控视频的关联。

　　图4：亚安环保监测系统平台

　　（4） 后端监控中心

　　在监控中心采用流媒体转发服务器汇聚前端的数字视频流，并转发给浏览客户端（进行图像的实时浏览和录像回放），由于环保监控系统对存储可靠性要求非常高，而且对存储图像质量要求也非常高，一般都要求是D1。建议采用两级存储模式，监控点通过视频编码器内置硬盘实现前端存储，市环保局和省环保局在中心布置录像服务器配磁盘阵列IPSAN实现存储，以实现录像数据的块级存储。这样采用的存储模式的好处：一、前端存储因人为破坏或磁盘故障导致录像丢失时，中心存储还可以保证录像完整性；二、中心存储因设备、磁盘或网络故障导致录像丢失，前端存储还可以保证录像完整性；三、当网络带宽有限时，应用双码流技术，中心存储可采用CIF视频分辨率保证流畅性，而前端存储仍然可以采用D1视频保证高清晰度；通过管理平台的统一管理，系统内所有前端及中心存储资源均可由监控中心和客户端统一检索、浏览和回放。同时搭建相应管理服务器实现设备的统一管理和用户权限的分配。通过软件进行采集数据的分析和统计。

　　（5） 终端用户访问

　　既可以在内部对本内部域监控，也可以在终端监控平台对所有区域视频监控，录像统一管理。通过客户端观看实时视频。

　　结语

　　环境监测，是未来安防重点发展领域，随着中国乃至世界各国对于环境监测的重视，安防产品的需求会与日俱增。对于国内安防企业，保证产品质量是发展根本，创新技术是发展之路，国际化是发展重要途径。随着环境的不断变化，企业必须针对不同的需求研发和制定出行之有效的产品和解决方案。监控应用的有效性，是环境监控的重要保障。作为一个综合性问题，环境监控需要产品提供商、系统集成商等多方的配合。