智慧環(huán)保之污染源視頻監(jiān)控

智慧環(huán)保之污染源視頻監(jiān)控當(dāng)前全國絕大部分省份重點(diǎn)污染源和重點(diǎn)治污設(shè)施，都已經(jīng)建設(shè)了不同種類的污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括排污化工企業(yè)、火電廠、化工園區(qū)和重點(diǎn)污水處理廠等，一般在污染源附近部署各種感知傳感器、監(jiān)測(cè)儀，通過不同類型的感知網(wǎng)絡(luò)。一、污染源與視頻\o"監(jiān)控"監(jiān)控智慧環(huán)保究其根本，就是\o"物聯(lián)網(wǎng)"物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與環(huán)境\o"信息化"信息化的結(jié)合，而污染源監(jiān)控是智慧環(huán)保的重要一環(huán)。污染源可分為天然污染源和人為污染源。天然污染源是指自然界自行向環(huán)境排放有害物質(zhì)或造成有害影響的場(chǎng)所，如正在活動(dòng)的火山。人為污染源是指人類活動(dòng)所形成的污染源，也是環(huán)境保護(hù)工作研究和控制的主要對(duì)象。在人為污染源中，按污染的主要對(duì)象可以分為大氣污染源、水體污染源和土壤污染源等，其中大氣污染源和水體污染源是對(duì)人類生活影響最大的兩個(gè)，也是目前\o"視頻監(jiān)控"視頻監(jiān)控在智慧環(huán)保中的主要應(yīng)用。當(dāng)前全國絕大部分省份重點(diǎn)污染源和重點(diǎn)治污設(shè)施，都已經(jīng)建設(shè)了不同種類的污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括排污化工企業(yè)、火電廠、化工園區(qū)和重點(diǎn)污水處理廠等，一般在污染源附近部署各種感知傳感器、監(jiān)測(cè)儀，通過不同類型的感知\o"網(wǎng)絡(luò)"網(wǎng)絡(luò)，將采集到的數(shù)據(jù)上傳省/市環(huán)保監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)主要污染物排放情況的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。(見圖1)圖1：大氣排放視頻監(jiān)控而視頻監(jiān)控由于其本身特性的限制，如高帶寬占用、與數(shù)據(jù)直接關(guān)聯(lián)性低等，一直在傳統(tǒng)的污染源監(jiān)控項(xiàng)目中處于輔助或安保地位，實(shí)施完成后也僅作為現(xiàn)場(chǎng)情況全景查看的輔助手段，與傳統(tǒng)的污染數(shù)據(jù)采集分開獨(dú)立建設(shè)。而以往模擬\o"攝像"攝像機(jī)清晰度低、\o"傳輸"傳輸線路鋪設(shè)困難等問題，使得視頻\o"監(jiān)控系統(tǒng)"監(jiān)控系統(tǒng)與整個(gè)污染源數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)脫離，有效利用率并不高。后來隨著視頻技術(shù)的發(fā)展，清晰度大幅提升，碼流\o"壓縮"壓縮率越來越高，\o"3G"3G/4G無線視頻和圖片傳輸技術(shù)的應(yīng)用，使得視頻監(jiān)控在污染源監(jiān)控領(lǐng)域有了新的切入點(diǎn)。二、污染源視頻監(jiān)控常規(guī)方案當(dāng)前污染源視頻監(jiān)控的基本架構(gòu)如圖2所示，省環(huán)保廳和縣市環(huán)保局建立兩級(jí)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，前端排污企業(yè)則是視頻+門禁+報(bào)警的經(jīng)典\o"安防"安防配置。前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)工廠主要污染物排放口、監(jiān)測(cè)站取樣處等重要地點(diǎn)進(jìn)行全天候的視頻監(jiān)視，滿足環(huán)保部門對(duì)工廠排污實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求。圖2：污染源視頻監(jiān)控的基本架構(gòu)1、排污口及監(jiān)測(cè)站工廠在生產(chǎn)活動(dòng)中會(huì)排出大量的廢水和廢液，其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物，是造成環(huán)境污染，特別是水污染的重要原因。國家對(duì)于工業(yè)廢水的排放有極其嚴(yán)格的\o"標(biāo)準(zhǔn)"標(biāo)準(zhǔn)，但是在實(shí)施過程中總會(huì)有某些不法企業(yè)試圖通過偷排的方式來躲避監(jiān)管，因此對(duì)企業(yè)廢水排放的監(jiān)控就顯得尤為重要。(見圖3)圖3：排污口及監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)架構(gòu)環(huán)保部門一般在企業(yè)都設(shè)有污水監(jiān)測(cè)站，負(fù)責(zé)對(duì)企業(yè)排出的廢水進(jìn)行檢測(cè)，取得各種污染物的含量指標(biāo)，確保企業(yè)排出的工業(yè)廢水達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。但是這種方式獲得的僅僅是數(shù)據(jù)的信息，缺少一種直觀的方式來對(duì)廢水的情況進(jìn)行觀察了解，并且監(jiān)測(cè)站大都采用的是自動(dòng)取樣檢測(cè)的無人運(yùn)行方式，為了避免偷排的情況發(fā)生，需部署一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的完善和補(bǔ)充。在排污管和取樣口附近部署球機(jī)，確保實(shí)時(shí)全面地觀察到污水排放到取樣的整個(gè)過程，杜絕了企業(yè)弄虛作假的可能。\o"高清攝像機(jī)"高清攝像機(jī)的運(yùn)用，使得管理人員能夠通過監(jiān)控畫面清晰地觀察到污水的顏色等信息，而不僅僅依賴于檢測(cè)的數(shù)據(jù)。污水監(jiān)測(cè)站多是采用無人值守的方式，為了防止站內(nèi)的檢測(cè)儀器遭受人為破壞和偷盜，以及防止企業(yè)人員進(jìn)去篡改數(shù)據(jù)，可以在大門部署\o"門禁系統(tǒng)"門禁系統(tǒng)，室內(nèi)部署紅外雙鑒及\o"紅外攝像機(jī)"紅外攝像機(jī)。監(jiān)測(cè)站只允許擁有權(quán)限的人進(jìn)入，并且對(duì)所有進(jìn)出人員進(jìn)行\(zhòng)o"記錄"記錄，并錄像保存，便于日后查詢。當(dāng)有人入侵時(shí)，聯(lián)動(dòng)\o"攝像機(jī)"攝像機(jī)自動(dòng)進(jìn)行拍攝錄像。2、煙氣排放監(jiān)控工廠廢氣大多通過煙囪排放，一般在廠區(qū)內(nèi)高處部署\o"高清"高清攝像機(jī)，配合云臺(tái)，覆蓋廠區(qū)范圍內(nèi)的煙囪，配合CEMS系統(tǒng)進(jìn)行全方位的煙氣排放監(jiān)控。當(dāng)CEMS檢測(cè)到污染物超標(biāo)時(shí)，管理人員可調(diào)整攝像機(jī)至預(yù)置位，監(jiān)控目標(biāo)煙囪，獲得現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)高清圖像，有助于了解事件的全貌。三、視頻與業(yè)務(wù)系統(tǒng)的融合隨著全國視頻安防監(jiān)控行業(yè)的不斷發(fā)展，公安、金融、環(huán)保等不同的行業(yè)也對(duì)安防廠商提出了不同的監(jiān)控需求。傳統(tǒng)硬件安防廠商在引領(lǐng)視頻高清化、\o"智能化"智能化趨勢(shì)的同時(shí)，紛紛立足自有產(chǎn)品，細(xì)分行業(yè)市場(chǎng)，對(duì)環(huán)保行業(yè)越發(fā)重視，通過項(xiàng)目挖掘環(huán)保行業(yè)需求，提出了針對(duì)環(huán)保行業(yè)的\o"解決方案"解決方案，并開發(fā)出了針對(duì)性的行業(yè)平臺(tái)軟件，這就為視頻監(jiān)控與環(huán)保業(yè)務(wù)系統(tǒng)的融合提供了技術(shù)基礎(chǔ)，這種融合主要通過以下幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)：1、環(huán)保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)獲取環(huán)保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)獲取一般通過軟件對(duì)接方式實(shí)現(xiàn)，環(huán)保業(yè)務(wù)軟件提供的平臺(tái)SDK，視頻\o"監(jiān)控軟件"監(jiān)控軟件平臺(tái)通過開發(fā)，獲取有關(guān)聯(lián)性的環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。2、視頻OSD疊加視頻監(jiān)控軟件平臺(tái)將數(shù)據(jù)獲取后，利用\o"DVR"DVR、\o"IP"IPC等視頻設(shè)備本身的OSD功能，將數(shù)據(jù)疊加到對(duì)應(yīng)視頻畫面中去，使數(shù)據(jù)有了更加直觀的呈現(xiàn)。該數(shù)據(jù)直接疊加入碼流中進(jìn)行\(zhòng)o"存儲(chǔ)"存儲(chǔ)，在后期錄像回放時(shí)依然是視頻和數(shù)據(jù)的匹配呈現(xiàn)。(見圖4)圖4：視頻OSD疊加界面3、預(yù)案聯(lián)動(dòng)可以根據(jù)環(huán)保數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容，設(shè)置不同種類、不同等級(jí)的報(bào)警閾值，當(dāng)數(shù)據(jù)超過閾值時(shí)，就會(huì)聯(lián)動(dòng)設(shè)置好的預(yù)案，如關(guān)聯(lián)的視頻在監(jiān)控中心大屏彈出、中心視頻存儲(chǔ)、在電子地圖上顯示位置信息/管理人員信息、短信通知管理人員等等。四、環(huán)保行業(yè)對(duì)視頻監(jiān)控的技術(shù)要求高清、智能、融合、聯(lián)動(dòng)等視頻技術(shù)和概念被提出并逐漸成熟，視頻監(jiān)控在污染源監(jiān)測(cè)中起到的作用越來越大，同時(shí)“智慧環(huán)保”也對(duì)視頻監(jiān)控軟硬件技術(shù)提出了更高的要求，技術(shù)和行業(yè)需求互相促進(jìn)，共同推動(dòng)了智慧環(huán)保的發(fā)展。智慧環(huán)保對(duì)視頻監(jiān)控產(chǎn)品和技術(shù)的要求，主要體現(xiàn)在以下方面：1、看的更遠(yuǎn)的高清技術(shù)720P、1080P等高清圖像已經(jīng)在交通等對(duì)視頻質(zhì)量要求較高的行業(yè)大量使用，污染源監(jiān)控涉及對(duì)氣體、顆粒、懸浮物等細(xì)小對(duì)象的監(jiān)控，對(duì)圖像同樣有高清的需求。除了高像素的高清外，可以看幾公里甚至十幾公里遠(yuǎn)的高清激光云臺(tái)攝像機(jī)在水體、大氣污染監(jiān)測(cè)方面也有了更多的使用需求。2、看得更透的透“霧”技術(shù)這里的“霧”是指霧霾，即空氣中懸浮的的微小水滴或冰晶與微小固體顆粒物的混合物。霧霾會(huì)對(duì)光線產(chǎn)生較強(qiáng)的散射和遮擋，使圖像模糊，細(xì)節(jié)丟失。當(dāng)前視頻監(jiān)控透霧技術(shù)主要有兩大類，即電子透霧和光學(xué)透霧。電子視頻透霧技術(shù)針對(duì)由煙塵、霧氣、灰霾等成像特征建模，采用圖像處理技術(shù)有效恢復(fù)細(xì)節(jié)和色彩，獲得準(zhǔn)確、自然的透霧效果。(見圖5)原始圖像透霧處理后圖像圖5：透“霧”技術(shù)圖像前后處理對(duì)比3、更有針對(duì)性的視頻\o"智能分析"智能分析視頻智能分析技術(shù)是視頻監(jiān)控由被動(dòng)變主動(dòng)的重要技術(shù)，其中行為分析、\o"人臉識(shí)別"人臉識(shí)別、車牌識(shí)別等技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于公安、交通等行業(yè)。在污染源監(jiān)控中，排污口、污水檢測(cè)采樣點(diǎn)的區(qū)域入侵等行為分析可以有效識(shí)別人為作假等行為，同時(shí)還有很多行業(yè)性的智能分析需求：(1)煙體色彩識(shí)別：分析識(shí)別煙體的顏色;(2)煙體黑度分析：判斷煙體的黑度信息;(3)水體顏色分析：識(shí)別水體的顏色;(4)水體漂浮物分析：判斷水體漂浮物的數(shù)量、密度等信息;(5)智能讀表：通過視頻進(jìn)行環(huán)境儀表的數(shù)據(jù)識(shí)別讀取。4、低功耗、無線傳輸?shù)男枨笪廴驹创蠖挤稚⑶移h(yuǎn)，供電和有線傳輸都非常困難?，F(xiàn)在許多傳感器都支持無線傳輸，而且由于其本身功耗就很低，通常一塊電池就可以支持?jǐn)?shù)年的數(shù)據(jù)采集。相比起來視頻采集設(shè)備一般功耗較大，設(shè)計(jì)更加低功耗的攝像機(jī)，使“風(fēng)光互補(bǔ)”的供電方式可以滿足用電需求;同時(shí)支持無線傳輸，可選擇性上傳視頻或圖片等都成為環(huán)保視頻監(jiān)控的需求。5、耐腐蝕、自清理的需求污染源處經(jīng)常處于水汽多、煙塵多、腐蝕物多的環(huán)境，需重點(diǎn)考慮\o"監(jiān)控設(shè)備"監(jiān)控設(shè)備的防塵、防水以