智慧河道视频监控系统方案
一、 需求分析
1.1 河道管理现状
河道视频监控解决方案可为相关政府部门（水利局、环保局、住建局）、景区、工厂等提供重点区域及相关站点的河道实时情况，对河道进行统一管理和统一调度指挥。 目前，河道监控管理的现状是：
（1） 管理人员工作强度大但管理质量并不高，人为巡检无法实时发现河道险情或事故。
（2） 当出现险情或事故时，缺少高效、统筹、及时的调度。
（3） 河道监控点位分散且数量较少，监控数据不够丰富，因而无法建立有效的污染或险情预警，对污染无法进行有效的溯源。
（4） 由于河道位置的原因，河道视频监控在立杆、布线等方面都存在一定的难度，且需要人力、物力的前期投入和后期维护。 因此，客户急需通过一套网络化、数字化的视频监控系统，解决河道监控中的问题，实现快速建设部署、无人值守、实时监控、险情早发现早处理，实现污染有源可查、有据可依。
1.2 客户需求 河道视频监控系统可用于多个应用场景，包括河道安全监控、河道水面和沿岸的环境监控、河岸工作情况监控。针对不同的应用场景，客户对视频监控系统的功能有不同的要求。
（1） 河道安全监控 河道安全监控包括：汛期安全防卫、重点区域安全防范（如闸门、大坝等工作状态及稳固程度）、水岸线安全监控、航道船只安全监控等。
此应用场景中，要求通过摄像头对河道安全进行实时监控，并将数据实时上传至平台；平台应具备险情预警、预警派单、处理结果上报的功能，且可以识别船只并记录船只数量，对监控数据进行安全存储。
（2） 环境监控 环境监控主要指水岸环境监控，如：是否有破坏水岸环境、乱砍乱伐、违法围垦行为等。 此应用场景中，要求通过摄像头实时监控水岸情况，可以识别人的特征等，并对行为数据进行记录。平台应具备污染预警、预警派单、处理结果上报、数据记录的功能。
（3） 工作监控 工作监控指对排污工人的日常河道清理工作能效进行监控，对保洁船是否正常作业、航道线路等进行监控。 此应用场景中，要求通过摄像头实时监控工作情况，并对监控数据进行保存。若船只偏离既定航线或发生事故，应及时发现并追踪船只位置，或记录事故发生过程，并及时派单进行现场处理。
二、 系统设计
2.1 总体架构
河道视频监控系统通过布设的摄像机，对河道水面及岸线的情况进行实时监控，支持图片和视频的传输，采用数字网络化平台管理，将前端数字视频图像，网络传回至监控中心，实现分布监控、集中控制和管理的功
能。 河道视频监控系统由前端监控设备、传输网络和监控中心组成。
管理服务器 拼接显示屏
录像管理服务器
存储系统
流媒体服务器
监控中心
……
监控管理平台
设备接入服务器
……
传输网络
无线传输
光纤传输
（FSU+4G）
……
前端监控设备 摄像机1
摄像机2
摄像机3
摄像机N
前端监控设备由不同型号、不同技术指标的视频摄像头组成，客户根据业务需求选择适合的摄像头。
视频监控系统的传输网络可根据业务需求、数据类型（视频或图像）选择光纤传输或无线传输。
监控中心可为用户提供数据存储、GIS地图联动、报警管理等功能，相关功能以综合平台为载体，供客户使用。
2.2 功能设计
河道视频监控解决方案，实现了对河道水面及沿河流域的实时监控和自动化管理,具体功能包括：
（1） 对河道的实时监控及监控数据实时上传。客户可实时掌握监测点动态。
（2） 监控点位与GIS地图的联动。客户可及时定位险情或事故的位置。
（3） 险情或事故预警机制、预警派单功能、处理结果上报功能。客户可实现险情早发现早处理，并及时将处理结果记录。
（4） 污染物、污染行为的抓取和分析功能。通过建立污染物分析系统，为客户对污染进行溯源及制定污染防控方案提供数据支持。
（5） 监控数据个性化分析。数据分析系统可根据客户的需求提供个性化分析模板，为客户对河道的全方面管理、建立管理机制提供数据依据。
（6） 安全管理功能。通过对客户进行权级分级及河道管辖的管理机制，实现河道责任到人的管理目标。通过建立数据统一管理机制，实现数据安全监管的目标。
2.3 方案特点
本方案为客户提供了一个智能化、数字化、具有可拓展性的系统解决方案。其具有以下特点：
（1） 区别于传统的人工河道巡检，本方案提出通过摄像头对河道进行监控，即提供了一种无人值守、实时监测的解决方法，提高了河道监控的实时性和有效性。
（2） 本方案在建设时，可通过站址的复用，降低立杆投资；站址在提供杆体承载的同时，还可提供稳定的电力供应，实现了快速建设部署、高效稳定运行。
（3） 系统对用户、设备、监测点进行统一管理，有效的保障了用户的权限安全和监测点权责管理（监测点责任到人），实现了设备远程监控。
（4） 系统具有丰富的业务功能，在满足实时监控、实时传输、数据综合分析的同时，还通过预警机制、派单机制、处理结果上报、舆情监督等附加功能，为客户提供更加便捷、智能的河道监测治理平台，并为制定河道管理方法提供了有力的数据支持。 
（5） 本方案设计架构灵活，模块化的设计使系统可方便的与其他业务进行平台共享和数据共用（如：环境监测平台、广告平台等），满足不同单位不同领域的业务需求。
三、 解决方案
3.1 前端监控设备 前端视频监控点的建设，是河道视频监控系统的重点建设内容。前端系统的设计应根据监控现场的实际情况，对摄像机的选型、监控点的选取以及立杆的设计进行整体部署和选择。
3.1.1 摄像机选型 摄像机作为河道视频监控的基础，负责各个监控点的视频信号的采集，应结合实际监控需求和现场环境，选择合适的产品，以保证良好的视频监
控效果。 根据河道视频监控业务的特点，监控摄像机应至少满足以下基本要求：
（1） 具有24小时连续监控 河道监控业务中，需要要求摄像机保持全天候正常监控工作，因此在选择摄像机时，应选择白天和黑夜均可对目标进行清晰监控的摄像机。
（2） 远距离监控 河道监控业务应用场景广泛，针对需要远距离监控的场景，要求摄像机在远距离监控时仍能保证监控图像的清晰。
（3） 适应复杂环境 河道监控的摄像机置于室外，在风吹日晒的复杂环境下，会对摄像机的工作有一定的影响。因此，摄像机应满足耐高温、抗雷击、防水、防潮、防尘、透雾等功能，以适应各类恶劣天气。
（4） 易安装调试 由于摄像机多安装在高处、且难以摘取，因此在选择摄像机时应考虑摄像机的易安装调试，若在使用时对摄像机进行再度调试，不仅增加了工作量，且增加维护成本。
3.1.2 监控点选取 河道视频监控业务的监控点具有分布广、不集中的特点，在监控点选取时，可根据监控对象、事件发生的频率，采用高点位整体布局监测、低点位重点监测、沿线无遮挡部署的方式进行监控。如：重点监控河道区域可每隔一定距离设立一套监控设备，实现流域无死角全方位监控；河道上游设立监控设备，通过实时监控上游的水位情况，做好下游的保护和预警工作。
3.1.3 立杆设计要求 河道视频监控业务中，摄像机安装固定以立杆为主，根据监视范围及避免摄像机被遮挡的原则选择适合高度的杆体。杆体应注意防雷设计，保证供电。 除了新建杆体外，也可以利用资源进行摄像机的挂载。基站密集的分布与所处的制高点，能够与视频监控业务有效的融合，提供挂载设备的承载设施。除此之外，资源还可提供可靠的供电保障和安全防盗设施等基础设施。采集点所在应优先选择配有机房或机柜的点位，方便放置存储设备并且提供高可靠电力保障。
3.2 传输网络 传输网络将前端设备采集的图片和视频传输到监控中心，是河道视频监控系统的重要组成部分。河道视频监控系统网络建设应遵循网络实用性、安全性、先进性、适用性、可靠性等原则。传输网络在设计时，应从传输
带宽、传输时效性、传输质量等三个方面进行综合考虑。
（1） 传输带宽
应根据前端视频设备的数量设计网络带宽需求，带宽设计应满足前端设备以及用户终端接入监控中心的带宽要求。
（2） 传输质量
监控专网是高流量高并发IP网络，因此视频监控专网的网络带宽有着明确的要求，其中网络部署需要尽量采用前端百兆带宽接入，上行汇聚千兆传输，对于汇聚节点及核心网络，延时、丢包率等都有明确的要求。
（3） 传输时效性 河道视频监控系统对视频及图像的传输实时性及延时要求较高。 河道视频监控系统的网络传输以光纤传输方式为主，可利用现有的站点进行选点建设。与此同时，可将无线网络传输作为有线传输的补充。其
中，对于图片型数据，或传输数据量不大的监控设备，可通过FSU进行无线传输，在满足数据可靠传输的同时，支持数据在平台的存储功能，实现了本地监测设备、监测数据与FSU网络无缝对接。
3.3 监控中心 监控中心是将前端采集的视频信息通过解码，转化为图像信号传送到监视器上，同时将视频信息进行存储。监控中心是视频监控系统的中心，通常部署在中心机房。监控中心设备主要包括：监控管理平台、各类应用
服务器（包括管理服务器、流媒体服务器、录像管理服务器、设备接入服务器、报警管理服务器等）、存储系统、液晶拼接显示屏等。
3.3.1 监控管理平台
监控管理平台是供客户使用、满足客户业务需求的功能平台。监控管理平台为客户提供视频监控、摄像头控制、视频数据存储/回放/分析、GIS 地图联动、险情/事故预警、派单及派单处理结果上报、舆情监督等功能。
监控管理平台采用模块化设计，可根据用户的业务需求对平台功能进行定制化开发。
监控管理平台的具体功能包括：
（1） 报警机制。当发生险情或事故时，可通过平台进行报警，并通过派单机制进行派单处理，且支持处理结果的上报。
（2） GIS电子地图联动。支持电子地图的载入，以及按比例显示、全局或局部放大、缩小等，支持将监测点在地图上联动显示。
（3） 管理功能。提供用户权级管理（将河道监控任务责任到人）、权限管理（不同客户对平台的使用权限不同）、设备管理（摄像头开启、关闭、云台控制等管理，摄像头损坏的告警管理等）及日志管理等。
（4） 液晶拼接显示屏管理。支持视频上墙，支持视频单画面、多画面分割，支持多种轮巡、切换等功能，实现视频在平台与大屏之间的切换。
（5） 数据分析功能。平台通过数据分析模型，对视频监控的内容进行科学的分析，包括污染物的分析、人的特征及其行为的分析等，为河道的治理提供海量数据支持。
（6） 舆情监督功能。平台为社会大众提供河道治理监督及上报的功能，实现对河道的线上、线下共同治理。
3.3.2 各类应用服务器
（1） 管理服务器，负责平台的用户权限、设备状况、电子地图、告警信息和日志等的配置和管理。
（2） 流媒体服务器，负责对前端设备采集的视频进行调度转发。
（3） 录像管理服务器，支持客户端获取任一录像的索引表，并可远程实时点播或下载后进行回放。
（4） 设备接入服务器，用于接入不同厂商的前端设备，实现不同厂家的设备接入平台的功能。
（5） 报警管理服务器，用于采集和接收系统设备或报警接口提供的报警信息，并进行分类、存储、显示和联动操作。
3.3.3 存储系统
根据《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）的要求：“数据、图像、声音等记录资料保留时间应满足安全管理要求，所有资料至少要保留30天以上”。根据河道监控视频的业务需求，以及监控规模，可选择适合
的存储方式。
（1） 高清NVR存储 NVR直接获取网络摄像机传输的视频、音频，通过将其数字化之后在网络上进行传输，从而实现网络化、分布式架构，并实现视频、音频的
本地化存储和管理。 高清NVR存储模式适合于中小型监控系统的使用，可接入多路高清视频。
（2） 集中存储 服务器连接前端编解码器，通过流媒体协议下载数据，存放到存储设备上。服务器和存储设备之间可通过ISCSI、NAS、FC等协议连接。视频集中存储管理，存储空间利用率高，易于扩容，且数据存储可靠性高。
集中存储模式适合于大中型平台的视频监控业务。
（3） 云存储 云存储采用集群化部署，保证系统的可靠性及可用性；采用虚拟化技术，将存储资源统一为存储池，不仅提供大的存储容量，且能够方便的进行容量的扩充，具有良好的弹性调整性能。 云存储模式适合大型平台，且有海量视频存储需求的视频监控业务。
3.3.4 液晶拼接显示屏
液晶拼接显示屏在设计时应充分考虑客户使用的便利性、稳定性和可扩展性等要素。大屏幕液晶拼接单元应满足无灼伤、无变形、亮度均匀、画面稳定、寿命长等要求。
3.4 可拓展应用 江河湖泊具有重要的资源功能、生态功能和经济功能，是最重要的水源，也是人类赖以生存的基础。国家也对水环境越来越重视，比如2016年开始推行的河长制，从六方面强调了对水资源的监控和管理。因此，对河道的监控，除了从视频监控业务展开以外，还可以从河道的水质监测、水位监测、流量监测、污染源监测等方面，展开河道监控业务，具体解决方案请参考发布的《环境监测业务解决方案-水质监测分册》。
四、 典型案例——舟山河道监控项目
4.1 客户需求
（1） 舟山河道水利现状:岛城河道在长效管养过程中存在的问题日益突出，日常清理无人监管、排污无法实时监控、闸口水位不明等传统城市河道管理模式的弊端已开始凸显。
（2） 舟山“五水共治”工作对城区河道治理提出首期需求，一是监控工人日常河道清理工作效能；二是监控河道排污情况；三是监控对泄洪闸附近水位。
（3） 舟山市政府希望通过“智慧河道”综合管理平台建设，将地理信息、动态监管、辅助决策与社会参与融入城市信息化建设中，实现智慧化发展道路。 
4.2 解决方案
项目采用视频监控解决方案，实现了对河道的实时监控和管理，采用有线传输和无线传输（通过FSU实现数据采集）两种组网方式，为客户提供决策智能化河道管理平台。
4.2.1 系统功能
（1） 数据资源可视化
基于电子地图，对所有应用于河道管理的视频监控进行定位，通过定位功能，准确了解知道监控的分布情况。可以通过视频管理对象、位置、区域等信息进行视频搜索，能够通过直接点击监控标志，查看固定监控探
头信息。定位功能分单点定位和全部定位。最终建立内河基础数据库，形成养护公司与河道、工程项目与河道、排污企业与河道的智能关联，基于2/3维GIS地图，实现传感、视频、报警等基础数据与分析数据的可视化
展现。
（2） 实时监控影像的播放、控制 监控视频实时查看。在对监控实时图像进行查看时，应允许通过后台系统对探头进行操作，来改变视频监控的可视方向。全天候24小时实时监测河道水位状态，当暴雨、台风等恶劣天气来临时，起到及时预警、提前采取措施的作用。结合电子地图，能够准确的提供报警地理位置以及报警的详细信息。 
（3） 视频监控分析 视频监控主要针对河道敏感区域、特定区域的管控，由前端系统、监控中心、传输网络和平台软件四部分组成。系统提供了视频监控、环境监控、地图呈现、智能分析、主动报警等功能。比如当出现水位上升情况，可以通过视频的智能分析识别水位上涨情况，从而进行分析及预警，起到双重保障、万无一失的作用。
4.2.2 后期升级
（1） 建设物联感知监控 对城市内河的水位、水质、排污口、泵站安装物联感知监测设备，实现水位、水质、排水状况监控监测。
（2） 实现大数据分析 对内河水质数据、排污企业数据、视频图像比对进行分析与研判，达到提前预警的效能；对水位、泵站排水流量、视频监控等数据分析，实现城区防洪排涝智能化。
4.3 项目成效及特点
舟山河道监控项目1-3期合计34个点位，其中9个点位使用自有，7个点位使用社会资源塔，其余18个点位通过新建简易杆等方式实现。 项目切实解决了城市河道无人监管、排污无法实时监控、闸口水位不
明等管养问题。
（1） 项目满足了客户的监控需求。如实现300万像素球机，360度范围可见，夜视功能和30天存储容量。
（2） 项目满足了客户的应用需求。如综合业务平台、手机APP等多终端对摄像头的远程控制及视频数据的管理等；视频数据与电子地图有效联动，可视化展示等功能。
（3） 项目具有可复制性强。“五水共治”项目是各级政府均高度关注的重点工程，各地契合点类同。此类项目充分体现了的站址优势、和电源保障优势的价值，而FSU的数据采集和传输则实现了具有特色的数据传输方式，更加经济、快速和高效。
4.4 商务合作模式
公司执行一体化信息服务综合解决方案，是面向政府的“交钥匙”工程，公司投资设备、施工，客户租赁购买服务，每年支付服务费。项目实
施分工如下：
（1） 设备由公司进行硬件投资采购。
（2） 项目现场施工由公司完成，同时租赁运营商有线传输链路。
（3） 综合业务平台由总部搭建。
（4） 运营维护由公司负责。其中设备、工程质保期内由厂家、施工单位维保。
