監(jiān)控視頻分析技術(shù)在環(huán)保系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　我國環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生背景

　　改革開放以來，隨著人口的增長，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鎮(zhèn)建設(shè)的迅速發(fā)展，我們賴以生存的環(huán)境也因不斷的資源開發(fā)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，造成了水污染、空氣污染、固體廢棄物污染、和外來物種入侵等的環(huán)境和生態(tài)問題。環(huán)境突發(fā)事件呈逐年不斷上升的趨勢。如何在保持經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時，從源頭減少污染物和氣體排放，積極推動經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)好人類的生存環(huán)境已成為一個十分急迫的問題。中國政府高度重視環(huán)境問題，環(huán)保部門為了更好的從源頭治理環(huán)境污染問題明確要求對國家重點(diǎn)監(jiān)控的污染源和治理設(shè)施實(shí)行自動在線監(jiān)控。

　　基于上述背景，各種各樣的環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并得到了廣泛部署和應(yīng)用。

　　早期環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的組成

　　早期環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層次從底層逐級向上可分為現(xiàn)場層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和中心監(jiān)控層三個層次?，F(xiàn)場層包括數(shù)據(jù)采集傳輸儀和各種監(jiān)測、采樣設(shè)備。完成數(shù)據(jù)采集、存儲、發(fā)送及命令接收等方面的功能。

　　網(wǎng)絡(luò)傳輸層指用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)實(shí)體，包括有線和無線兩種方式。

　　中心監(jiān)控層即監(jiān)控中心監(jiān)控平臺。它通過網(wǎng)絡(luò)傳輸層和現(xiàn)場層相互通訊，交換數(shù)據(jù)、指令下達(dá)，以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場層的集中遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　早期環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能

　　污染源排放在線監(jiān)測：煙塵（煙塵、SO2、NOx）、污水（COD、流量、TOC、總磷、氨氮）、污染源噪聲；

　　環(huán)境質(zhì)量在線監(jiān)測：空氣質(zhì)量、地表水、環(huán)境噪聲；

　　治污設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測：現(xiàn)場儀表運(yùn)行狀態(tài)、治污設(shè)備啟停狀態(tài)。

　　早期環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展瓶頸

　　早期絕大部分環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)僅僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)測功能，比如實(shí)時采集和監(jiān)測排污點(diǎn)的二氧化硫和化學(xué)需氧量排放量，而沒有實(shí)現(xiàn)圖像監(jiān)控功能，不能直觀的看到排污點(diǎn)實(shí)際圖像，對污染的實(shí)際狀況掌握不夠充分。

　　目前在建設(shè)環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)的時候，有的系統(tǒng)集成商加上了視頻監(jiān)控功能，但通常是基于本地化的監(jiān)控應(yīng)用，各個監(jiān)控點(diǎn)獨(dú)立組建監(jiān)控體系。雖然也可以通過網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)簡單的調(diào)閱圖像功能，但是由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，對于如何根據(jù)環(huán)境監(jiān)控業(yè)務(wù)特點(diǎn)更加方便靈活的調(diào)閱圖像、數(shù)據(jù)及出現(xiàn)突發(fā)環(huán)境事件的應(yīng)急指揮還缺乏足夠的思考，造成了環(huán)境監(jiān)控工作的被動。每當(dāng)環(huán)境污染事件發(fā)生時，錄像畫面只能勉強(qiáng)呈現(xiàn)污染現(xiàn)場的輪廓，污染細(xì)節(jié)卻模糊不清，也根本起不到提供現(xiàn)場證明、線索的關(guān)鍵作用。制約了環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)對染污源監(jiān)測管控的整體效果。

　　環(huán)保監(jiān)控市場的新需求

　　為了更好應(yīng)對環(huán)境污染問題，現(xiàn)在的環(huán)保系統(tǒng)，除視、音頻監(jiān)控外，已越來越呈現(xiàn)出污染源監(jiān)控圖像與數(shù)據(jù)的同步顯示、智能化分析、數(shù)據(jù)異常告警聯(lián)動、突發(fā)環(huán)保事件的可視化預(yù)案處置、應(yīng)急指揮調(diào)度等一系列應(yīng)用趨勢。在環(huán)保視頻監(jiān)控中融入智能分析與預(yù)警、預(yù)測成為目前各環(huán)境視頻監(jiān)控所必須俱備的功能。

　　監(jiān)控視頻分析技術(shù)在環(huán)保系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　目前環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)合，使環(huán)保監(jiān)測處于“看得到的階段”，“看得到”即環(huán)境監(jiān)控人員通過遠(yuǎn)程傳送過來的視頻監(jiān)控圖像采用人眼監(jiān)控的方案觀測污染源實(shí)時排放圖像。由于大部份污染物的排放具有間歇性，加之本身視頻監(jiān)控點(diǎn)位多，數(shù)據(jù)量大給環(huán)保工作人員造成很大的工作負(fù)擔(dān)，通常在執(zhí)法與取證時需要從海量的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中選取某個特定時間節(jié)點(diǎn)的視頻監(jiān)控圖像，同時不俱備圖像自動抓拍功能。因此在環(huán)保監(jiān)控與執(zhí)法方面一般存在取證難，執(zhí)法難的問題。

　　iVAS智能視頻分析系統(tǒng)介紹

　　智能視頻分析技術(shù)是在不改變原有視頻監(jiān)控結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對視頻畫面中不同的目標(biāo)和行為作出準(zhǔn)確的識別和判斷，對異常事件快速作出響應(yīng)，及時提示監(jiān)控人員。中國安芯的iVAS智能分析系統(tǒng)可提供物體移動檢測、移動物體檢測、物體滯留檢測、定向移動檢測、徘徊檢測、活動檢測、密度檢測、速度檢測、智能防尾隨、客流量統(tǒng)計(jì)及車流量統(tǒng)計(jì)等多種報(bào)警規(guī)則設(shè)置，以便于不同場景的應(yīng)用。且能做到通過后端服務(wù)器中的智能分析模塊按照預(yù)先設(shè)定規(guī)則對所監(jiān)控的畫面進(jìn)行不間斷全天候監(jiān)控，通過運(yùn)行高級智能算法大幅提高報(bào)警精確度與響應(yīng)速度，并可有效利用和擴(kuò)展視頻資源的用途。

　?。?）、物體移動監(jiān)測（VMD）

　　使用此規(guī)則可在視頻畫面上用鼠標(biāo)直接畫出需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，并且定義需要監(jiān)控的闖入物體的大小，如車輛大小、人的大小等，避免因小動物或其他不同大小物體闖入警戒區(qū)而產(chǎn)生誤報(bào)。當(dāng)有符合條件的目標(biāo)闖入警戒區(qū)域時，視頻分析立刻報(bào)警，框出目標(biāo)并描繪目標(biāo)的運(yùn)動軌跡。

　　（2）、物體滯留監(jiān)測

　　使用此規(guī)則可在視頻畫面上用鼠標(biāo)直接畫出需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，并根據(jù)不同環(huán)境定義需要監(jiān)控的滯留物大?。ㄈ绨?、手提箱，或車輛等）和滯留時間的長短。當(dāng)有符合預(yù)定義大小的滯留物被棄置在警戒區(qū)內(nèi)超過預(yù)定時間時，系統(tǒng)能夠立刻識別并發(fā)出報(bào)警信息，將滯留物框住以提醒監(jiān)控人員。

　　（3）、突然出現(xiàn)監(jiān)測

　　使用此規(guī)則，可在視頻畫面上為通道口、樓梯口或庫房內(nèi)等需要高度戒備的區(qū)域劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域。當(dāng)有人員或物體突然出現(xiàn)在警戒區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)能立即報(bào)警，并將該人員或物體的輪廓顯示出來。

　?。?）、定向移動監(jiān)測

　　使用該規(guī)則，可在視頻畫面上的劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，定義需要監(jiān)控的進(jìn)入物體的大小和需要監(jiān)測的特定進(jìn)入方向。當(dāng)有人員或車輛從所定義的特定方向進(jìn)入警戒區(qū)域時，系統(tǒng)能立即報(bào)警，并將該人員的運(yùn)動軌跡顯示出來。有人員或車輛從其他未指定方向進(jìn)入該區(qū)域時，系統(tǒng)不做出反應(yīng)。

　?。?）、物體啟動監(jiān)測

　　使用此規(guī)則，可在視頻畫面上劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域。當(dāng)警戒區(qū)域內(nèi)的某個物品被取走或場地內(nèi)某車輛離開后，系統(tǒng)能立即識別并將該移動物品或車輛的原始位置以輪廓的方式顯示。

　　（6）、移走物體監(jiān)測

　　使用此規(guī)則，可在視頻畫面上用鼠標(biāo)將被監(jiān)控物體劃定為需要監(jiān)控的目標(biāo)。當(dāng)目標(biāo)物體被取走、移動后，系統(tǒng)立即識別并發(fā)出報(bào)警，將被移走物體原始的位置以輪廓方式顯示。

　　（7）、移動路徑監(jiān)測

　　使用此規(guī)則，可在視頻畫面上劃定需要監(jiān)控的兩個警戒區(qū)域A和B，定義需要監(jiān)控的闖入物體的大小，避免因小動物闖入警戒區(qū)域而產(chǎn)生誤報(bào)。當(dāng)有人員從警戒區(qū)域A進(jìn)入B（或B進(jìn)入A，或雙向）時，系統(tǒng)能立即報(bào)警，并將目標(biāo)的運(yùn)動軌跡顯示出來。

　　（8）、徘徊監(jiān)測

　　使用該規(guī)則，可在視頻畫面預(yù)先劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，定義需要監(jiān)控的物體的大?。ㄈ缛梭w的大?。┖徒古腔驳臅r間長短（如5分鐘）。當(dāng)有人員在警戒區(qū)域內(nèi)徘徊超過定義的時間后，系統(tǒng)立即報(bào)警，并將該人員的運(yùn)動軌跡顯示出來。

　　（9）、速度監(jiān)測

　　使用該規(guī)則，可在視頻畫面上預(yù)先劃定需要監(jiān)控的兩個警戒區(qū)域A和B，并定義通過兩區(qū)域的時間值和需要監(jiān)控的闖入物體的大小（如人體的大?。?，當(dāng)有目標(biāo)從警戒區(qū)域A進(jìn)入B所用時間少于設(shè)定時間時，觸發(fā)超速警報(bào)(或多于設(shè)定時間，觸發(fā)低速警報(bào))，系統(tǒng)能立即報(bào)警，并將該目標(biāo)的運(yùn)動軌跡顯示出來。

　?。?0）、密度監(jiān)測

　　使用該規(guī)則，可在視頻畫面上預(yù)先劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，并設(shè)定超過或低于密度百分比值和持續(xù)時間，當(dāng)圖像上有物體覆蓋，遮擋，變化的面積超過或低于設(shè)定百分比，并持續(xù)保持設(shè)定的時間值后，系統(tǒng)能立即報(bào)警，變化百分比實(shí)時顯示。

　　（11）、活動監(jiān)測

　　使用該規(guī)則，可在視頻畫面上劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，并設(shè)定超過或低于區(qū)域百分比值和持續(xù)時間，當(dāng)圖像上有持續(xù)運(yùn)動或變化物體的面積超過或低于設(shè)定百分比，并保持設(shè)定的時間值后，系統(tǒng)能立即報(bào)警，變化百分比實(shí)時顯示。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　自2006年開始我國開始建設(shè)環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)，至2012年底止，我國環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)以完成90%以上的市級環(huán)境保護(hù)單位完成系統(tǒng)建設(shè)。由于各地對環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測要求不同，各地建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)也各不相同，加之自2006年至今，視頻監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控跨入數(shù)字高清視頻監(jiān)控時代。由于歷史原因；監(jiān)控廠商所使用的協(xié)議各不相同，而且各地視頻監(jiān)控系統(tǒng)幾乎都是分期建設(shè)。

　　環(huán)保視頻監(jiān)控正在向統(tǒng)一平臺多系統(tǒng)接入，智能分析的方向發(fā)展，中國安芯數(shù)字發(fā)展有限公司研發(fā)的智能分析預(yù)警預(yù)測平臺可實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)，不同硬件，不同協(xié)議的監(jiān)控設(shè)備綜合接入提供了一個統(tǒng)一，完整的平臺和解決方案。

　　該系統(tǒng)易于與DVR（硬盤錄像機(jī)）、NVR（網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)）、VMS（視頻管理系統(tǒng)）等設(shè)備或系統(tǒng)集成，無縫賦予任何新的或現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)以強(qiáng)大的視頻檢測能力。智能視頻分析系統(tǒng)采用先進(jìn)的行為跟蹤技術(shù)來進(jìn)行實(shí)時視頻監(jiān)測，能將現(xiàn)有監(jiān)測設(shè)備的視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實(shí)時信息，一旦預(yù)設(shè)的報(bào)警規(guī)則被觸發(fā)，就發(fā)出報(bào)警信息。

　　系統(tǒng)可解決問題

　?。?）、水質(zhì)遠(yuǎn)端監(jiān)控

　　系統(tǒng)可隨時對水質(zhì)、水位進(jìn)行遠(yuǎn)端實(shí)時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)情況異常立即報(bào)警；當(dāng)水庫，大壩水面出現(xiàn)各類漂浮物（垃圾），漂流物（原油）時，智能視頻分析視頻畫面立即報(bào)警，并聯(lián)動水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行水樣的抽取，檢測。

　　系統(tǒng)還可對整個水域范圍進(jìn)行整體布防?？捎行Х乐狗欠ㄈ藛T進(jìn)入水域保護(hù)區(qū)；能極大地減輕監(jiān)控人員的工作強(qiáng)度和監(jiān)控投入。

　?。?）、水位遠(yuǎn)端監(jiān)控

　　由于水源保護(hù)區(qū)一般都位于人口較為稀少的地帶，水位的高低可及時反應(yīng)出當(dāng)?shù)卦谀硞€特定時間段內(nèi)人們的用水情況，為環(huán)保部門調(diào)度和用水控制提供決策和依據(jù)。也為防旱防汛方案的制定提供參考。安芯數(shù)字研發(fā)的智能分系統(tǒng)可根據(jù)當(dāng)時實(shí)際情況及時標(biāo)定水位情況，當(dāng)水位高于或低于某一標(biāo)定值時即發(fā)出報(bào)警，提醒相關(guān)工作人員采取相應(yīng)措施。

　?。?）、黑度分析

　　傳統(tǒng)黑度監(jiān)測需要工作人員到現(xiàn)場、每個人同一時間只能監(jiān)測一支煙囪；而中國安芯黑度分析系統(tǒng)坐在辦公室里即可，可以同時監(jiān)測多支煙囪，全天候監(jiān)測。提高了黑度值的準(zhǔn)確度及精度。傳統(tǒng)黑度值為人為判斷，誤差較大，黑度分析采用計(jì)算機(jī)軟件，黑度值科學(xué)、準(zhǔn)確、精度高。為環(huán)保執(zhí)法、征費(fèi)保留事實(shí)依據(jù)。中國安芯黑度分析可以實(shí)現(xiàn)拍照、錄像，數(shù)據(jù)存儲，保留事實(shí)依據(jù)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)及環(huán)保綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)的無縫對接，徹底實(shí)現(xiàn)煙氣黑度監(jiān)測信息化。支持當(dāng)前流行的網(wǎng)絡(luò)視頻流，很好的解決了視頻監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控點(diǎn)之間，監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心之間的空間距離問題，大大的節(jié)約了客戶的項(xiàng)目成本，受客觀條件影響小，適應(yīng)性強(qiáng)。廣泛應(yīng)用于冶煉、石油化工等高污染行業(yè)。

　　針對煙氣排放口煙氣排放情況實(shí)時錄像與拍照，與黑度析軟件相結(jié)合為環(huán)境監(jiān)控與執(zhí)法部門提供依據(jù)。

　?。?）、化工企業(yè)污水處理系統(tǒng)監(jiān)控

　　智能分析系統(tǒng)通過對化學(xué)工廠污水處理設(shè)備視頻、音頻以及數(shù)據(jù)的獲取和分析，判別設(shè)備工作是否正常，如出現(xiàn)污染物超標(biāo)等異常情況，則會自動進(jìn)行報(bào)警，提示環(huán)境監(jiān)測和管理部門注意并及時進(jìn)行處理，遏制重大污染事件的發(fā)生。系統(tǒng)可以很好地掌握到企業(yè)污染設(shè)備有無正常運(yùn)轉(zhuǎn)、有無偷排現(xiàn)象，也便于實(shí)時在線監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)。

　　（5）、高空視頻監(jiān)控

　　在環(huán)境監(jiān)測的中心區(qū)域或主要地點(diǎn)安裝攝像機(jī)，視頻服務(wù)器連接上攝像機(jī)，并將前端站點(diǎn)采集來的視頻經(jīng)過壓縮編碼通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)直接傳輸至監(jiān)控中心的中心服務(wù)器上，監(jiān)控人員可以直接用PC機(jī)登陸中心服務(wù)器，實(shí)時觀看前端視頻。

　　攝像機(jī)采用高倍變焦的鏡頭，光學(xué)變焦有效距離能清楚看到3Km之外的場景，配合高清晰彩色攝像機(jī)，適合對區(qū)域大面積監(jiān)控，視頻接入網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

　　（6）、防固體廢棄物生活垃圾胡亂傾倒監(jiān)控

　　在工廠集中區(qū)和生活區(qū)集中區(qū)附近容易被傾傾倒固體廢棄物和垃圾的地點(diǎn)設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)。利用安芯數(shù)字智能分析系統(tǒng)的物體滯留檢測、移動路徑檢測等分析規(guī)則，當(dāng)出現(xiàn)亂倒垃圾現(xiàn)象及時報(bào)警，保留違法證據(jù)，并可聯(lián)動執(zhí)法機(jī)關(guān)信息平臺，顯示違法地點(diǎn)。

　　（7）、外來物種入侵監(jiān)控

　　外來生物入侵，是對于一個特定的生態(tài)系統(tǒng)與棲息環(huán)境來說，非本地的生物（包括植物、動物和微生物）通過各種方式進(jìn)入此生態(tài)系統(tǒng)，并對生態(tài)系統(tǒng)、棲境、物種、人類健康帶來威脅的現(xiàn)象。我國改革開放以來在對外交流的過程中不斷出現(xiàn)外來物種入侵的情況，特別是植物入侵。外來物種對我國的生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大的破壞，也給環(huán)保工作帶來了極大的困難。

　　利用數(shù)字智能分析系統(tǒng)的密度檢測分析規(guī)則，可以對監(jiān)控點(diǎn)的物種（如水葫蘆）發(fā)展面積進(jìn)行監(jiān)控。可在視頻畫面上預(yù)先劃定需要監(jiān)控的警戒區(qū)域，并設(shè)定超過或低于密度百分比值和持續(xù)時間，當(dāng)圖像上有物體覆蓋、遮擋、變化的面積超過或低于設(shè)定百分比，并持續(xù)保持設(shè)定的時間值后，系統(tǒng)能立即報(bào)警。

　　結(jié)束語

　　在國家高度重視環(huán)保節(jié)能的政策環(huán)境下視頻監(jiān)控平臺的統(tǒng)一化，行為分析的智能化正成為環(huán)保視頻監(jiān)控的一個發(fā)展趨勢。一套統(tǒng)一的，智能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)正為我國環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。 

聲明:

凡文章來源標(biāo)明“中國智能交通網(wǎng)”的文章版權(quán)均為本站所有，請不要一聲不吭地來拿走，轉(zhuǎn)載請注明出處，違者本網(wǎng)保留追究相關(guān)法律責(zé)任的權(quán)利；所有未標(biāo)明來源為“中國智能交通網(wǎng)”的轉(zhuǎn)載文章均不代表本網(wǎng)立場及觀點(diǎn)，“中國智能交通網(wǎng)”不對這些第三方內(nèi)容或鏈接做出任何保證或承擔(dān)任何責(zé)任。