饮用水源地、取水点监控系统设计方案

饮用水水源点视频监控系统工程建设方案

目录第一章 工程概况 工程概况工程概述饮用水是人类生存的基本需求，饮用水水质是否安全是关系到民生健康的关键问题。目前，部分水源地丧失功能，水源污染破坏严重，安全监测体系和保障措施薄弱等问题日益突出。促进水资源的可持续利用，建立科学有效的日常监控体系，保障饮水安全，成为当前管理部门的重要课题。视频监控能实时监测保护区域的各种变化，及时了解上下游河流的水文情况，监控河道内水面清洁情况，对河道内垃圾及时清理、保证河道畅通、水质清洁，可以监控河道沿线重要地段的情况，防止闯入及防止对水利设施的破坏。设计依据系统规划设计必须按照国际、国家和本地区的有关标准和规范进行。本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行：《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国水法》《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国水污染防治法实施细则》《生活饮用水卫生标准》《生活饮用水水源水质标准》《饮用水水源保护区污染防治管理规定》《地表水环境质量标准》《安全防范工程技术规范》（GB50348－2004）《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367－2001）《安全防范系统验收规则》（GA308－2001）《安全防范工程程序与要求》（GA/T75－94）《防盗报警控制器通用技术条件》（GB12663－90）《入侵报警系统工程设计规范》（GB50394-2007）《民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198－96）《建筑物防雷设计规范》（GB50057－94）《中国电器安装工程施工及验收规范》（GBJZ32－90－92）《信息技术客户通用电缆铺设要求》(ISO/IEC11801)《工业电视系统工程技术规范》(GBJ115-87)《视音频编解码标准——视听对象的编码（6部分）（ISO/IEC14496）《工业企业扩音通信系统工程设计规程》（CECS62-94）《工业企业通信工程设计图形及文字符号标准》(ECS37-91)《广播传音电缆线路工程建设技术规范》(GY5053-94)《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74－2000）《城市地理空间框架数据标准》（CJJ103－2004）《国家防汛抗旱指挥系统二期工程流域、省级工程视频监控系统建设技术指导书》《水利视频监控系统技术规范》（SL515-2013）《报警图像信号有线传输装置》（GB/T16677-1996）《电视视频通道测试方法》（GB3659-83）《彩色电视图像质量主观评价方法》（GB7401-1987）《信息技术开放系统互连网络层安全协议》（GB/T17963）《水文监测数据通信规约（SL651-2014）》《特殊区域水文、水资源数据安全采集系统RTU追加测试》设计原则系统设计应该充分考虑系统的合理性、先进性、实用性、可靠性、稳定性、开放性、易维护性和可扩展性等原则。合理性原则为了保证整个系统从设备配置到系统构成的合理性，系统设计根据实际状况和建设水文视频监控系统的具体要求，充分满足用户在使用中的各项功能要求。为了保证系统的顺利使用以及与已建成系统集成的顺利进行，本系统的建设需要提供开放的软件接口，提供底层的API，从而为将来开发出实用而简易的集成软件，完成系统集成打好基础。先进性原则当前，计算机及通信技术高速发展，使得系统的设计不但要考虑充分利用当前的最新技术，而且还必须考虑随着技术的进一步发展，能在系统中不断溶入新技术，使系统始终充满活力，始终保持一定的先进性。在视频监控系统的设计中，对所有设备和相应软件的设计中，应该选用国际先进的视频监控设备和系统，从而既保持传统监控系统图像质量高的特点，同时能够彻底解决监控系统数字化、网络化过程中的瓶颈问题。真正实现国内先进水平的目标。实用性原则系统的建设应以实用性为基本原则。系统功能必须满足监、控、存、查、管、用的基本要求，硬件和软件平台界面友好、易学易用、使用方便、图像清晰；采用统一的系统标准和通信协议，使整个系统中各个子系统间能互联互控，充分发挥整个系统的功能。可靠性原则保证视频监控系统安全、正确地完成相应功能，保证系统的完整性、正确性和可恢复性，系统的不稳定因素要从硬件、软件系统协同运行中给予充分的防止。如有发生也应做到可即时地恢复，所有产品均具有正式的出厂合格证明和权威机构的质量认证。稳定性原则本系统的规模无论在网络、系统平台，还是在系统应用方面都具有相当的规模，系统的运行可靠性是主要性能之一。保证对系统提供24小时不间断服务。开放性原则系统应采用业界主流的硬件平台、操作系统平台、数据库平台，系统采用的控制协议、编解码协议、接口协议、媒体文件格式、传输协议等均完全符合相关国家标准、行业标准以及公安部制定的技术规范从而保证了系统的开放性。易维护性原则需保证系统硬件很方便地实现远程管理及维护；系统软件要求采用模块化的设计，并提供友好的人机接口，确保系统的易维护性。系统应具有易操作、易维护的特点，具有专业的管理维护终端，方便系统维护。并且系统需具备自检、故障诊断及故障弱化功能，在出现故障时，能得到及时、快速的维护。可扩展性原则可扩展性原则主要体现在系统横向和纵向的扩展能力上。在系统横向扩展方面，智能视频监控系统在满足当前视频监控需求的基础上，应该非常方便的扩展容量，可方便实现更大容量的视频监控系统。在纵向扩展方面，视频监控系统具有良好的兼容性和通用的软硬件接口，用户可在其基础上进行二次功能开发（如图像智能分析等）。建设目标水源地保护工程视频监控系统主要对水源地保护区域进行进行实时、不间断的视频图像监控，前端设备具备警戒智能功能，当有人靠近河道触发摄像机规则，摄像机端就会发出闪光和语音提醒报警，后端也会相应收到报警信息，可以做到事前预警功能，真正做到无人值守、少人值守，满足管理可视化的要求。管理部门可通过监控中心电视墙、PC、手机等终端，及时的掌握水源现场的基本情况，实现远程监控及调度，从而大大提高水源地保护工程的信息化程度和管理部门的工作效率。取水点及水厂的视频监控应满足以下功能：（1）查看取水点周边的火情、烟雾等紧急情况；（2）及时发现取水点河道中游泳、洗澡、垂钓、洗涤、违规建筑等问题的出现；（3）实时查看取水点上下游附近的周界告警情况；（4）及时发现人为向河道中倾倒垃圾、腐臭物以及清洗车辆等；（5）河面清洁监控，及时发现河面漂浮物；（7）对进出水厂以及取水点的人员以及车辆进行管控；（8）实现移动远程实时监控，通过手机快速了解监控情况。

方案设计系统架构 如上图所示，可视化水源地监测系统主要包括了管理局监控平台、乡镇水源地管理站监控平台以及前端监测系统三部分。管理局监控平台管理局监控平台主要包括综合管控系统、存储系统、拼接控制系统、大屏幕显示系统、网络键盘等。管理局监控平台是负责将各乡镇水源地监控系统数据进行统一汇聚，为各级水利环保部门决策提供数据依据，对前端保护区域实时监测，对洪涝灾害进行有效预警。水源地监控监测系统的建设，建议对标准化、开放性、统一性提出较高的要求，开放数据对接接口，为各地市级不同的平台接入到省级平台提供技术保障。乡镇水源地管理站监控平台乡镇水源地监控平台主要完成前端监测设备的接入，负责设备管理、用户管理、权限管理、用户指令操作等功能，同时平台必须能根据国标协议实现向上对接管理局平台，需要开放其数据接口等。前端监测系统前端监测系统主要包括了河面、取水点、水源保护区域以及水厂的视频监控，针对不同的场景，系统将部署不同的监控相机，实现全方位的监控。总体设计总体设计思路系统设计过程中充分考虑了各个子系统的信息共享要求，对各子系统进行结构化和标准化设计，通过系统间的各种联动方式将其整合成一个有机的整体，使之成为一套整体的、全方位的综合安防系统，为观察各水厂以及取水地河道环境、河面环境等情况提供有效数据。依据各个监控点位采用合适的网络传输方式，最终汇聚至水务局监控中心，并且摄像机选用H.265级别的视频编码格式减少图像衰减问题，同时通过组播方式支持多个人同时查看同一热点，系统可实现无阻塞交换，无任何瓶颈。可以保障这样大规模监控系统的“监、控、查、管”综合性能。本视频监控系统的设计立足“统一规划，分步实施，统一标准，经济适用，重点监控，合理覆盖”的基本原则，选取水厂以及取水地建设视频监控站点，并接入后端软件管理平台，形成集硬件、软件、网络于一体的大型联网监控系统，实现多级联网及跨部门监控。在系统设计过程中，将采用以下技术路线：（1）高清视频监控：全面采用1080P及以上高清红外星光级球型摄像机，提升视频质量和安防水平，满足细节监控需求，支持高清录像存储，同时具有深度智能周界，支持机非人分类，降低误报率；支持白光联动报警，威慑力更强；支持声音联动报警等智能功能；人脸识别摄像机，对进出人员进行管控；利用热成像技术，设置热成像摄像机，摄像机采用双光谱补光，对于较近的监控区域采用可见光补光，对于距离较远超出人眼可视距离的区域采用热成像技术，摄像机可清晰的捕捉到烟柱或着林火，以便工作人员及早发现火情及火点位置；（2）全天候监控：进行24小时全天候监控；（3）立体化监管模式：从定点监控加强相关部门对河道环境的监管能力；（4）实现跨平台的系统融合：实现手机APP端实时的视频图像查看。系统组成本次系统监控中心分为6个子系统：（1）视频监控前端采集系统，在各个监控点位建设网络高清摄像机对河道及下穿隧道情况实时监控；（2）视频监控存储系统，乡镇水源地监控中心建设视频监控存储系统，将前端采集的视频数据实时存储至监控中心的存储设备；（3）综合安防管理平台，在管理局监中心建设一套综合安防管理平台，通过B/S的浏览器端和C/S客户端软件进行设备管理和视频管理；（4）显示系统，在管理局监控中心建设一套2*3的大屏显示系统，实时显示各个点位的监控实况；（5）移动远程监控，通过将设备接入互联网，注册至云平台后实现移动客户端的远程监控。（6）人脸识别系统，实现黑白名单布控；系统功能（一）基础功能1)实时监控采用高品质摄像机，具有防尘、防水等功能特性。实时获得监控区域内清晰的监控图像，各种型号系统的摄像机可以满足不同区域监控点的监控需求，实现24小时不间断监控。并且可以对带云台设备进行云台操作，对视角、方位、焦距的调整，实现全方位、多视角、无盲区、全天候式监控。2)录像存储本系统支持前端存储和中心存储两种模式，前端的视频信号接入视频处理单元存储数据，达到前端存储的需要，以供事后调查取证；也可部署存储服务器和存储设备，适合大容量多通道并发的中心存储需求。3)处置预案通过视频监控系统和其他辅助系统的关联，能够提供丰富的视频预案：客户端联动、电视墙联动。有助于相关部门第一时间发现事件地点，迅速做出反应，把损失控制到最小范围。除了视频预案，系统还支持其他处置预案，比如：当现场某个环境量指标超限时，能够联动摄像机调用预置位，平台自动弹出对应区域的图像信息，同时可以联动发送短信到相关人员手机上。4)巡检预案系统支持可视化巡检预案，按人工巡检的路线，把监控区域多个监控点的多个预置位添加进预案，一旦发现问题可截图并标注问题，及时通知相关部门。相较于人工巡检、手工纸质记录的传统巡检方式，该预案可大大提高巡检质量及到位率。5)远程维护通过平台软件能够对前端设备进行校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能。设备提供远程访问功能，运维人员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，提高的设备维护效率。6)系统管理通过平台软件能够进行全方位管理，提供中心管理、Web服务、认证授权、日志管理、资产管理、地图管理、流媒体服务、云台代理、存储管理、文件备份、设备代理、移动服务、报警管理、电视墙代理、网管服务等系统服务，提高整套系统的工作效率。（二）扩展功能1)业务互动系统可对环境监测数据和监控区域的画面做一一对应，并实现监测数据和视频画面的叠加，通过叠加之后，能够更加直观的查看视频和环境监测数据。2)行为分析部分重点监控区域是禁止不相关人员进入的，如果有非法人员进入禁区，应该视为紧急事件，通过行为分析和智能跟踪的方式，对现场划分区域，实现安全防范监控；本系统中能够对穿越警戒面、区域入侵、进入区域、离开区域等多种行为进行识别和触发报警。3)移动服务通过手持终端（手机、平板等）能够随时随地远程监控，实现预览、云台控制，为应急指挥、巡视检修提供便捷的技术保障。视频监控系统详细设计结合保护区现状，本次监控建设实现水源地1级保护区监控全覆盖，2级保护区重点覆盖。河面监控对河面的视频监控主要是实现以下几点功能：汛期河道安全防护工作防止不法分子盗挖沙石，破坏河道环境（例如长江河道）防止有人在河中游泳、洗澡、垂钓、洗涤问题的出现（例如城内河道）防止沿河居民向河道中排污（例如城内河道）防止有人向河道中倾倒垃圾、腐臭物以及清晰车辆等（例如城内河道、引水河道）河面清洁监控，防止出现河面漂浮物渠岸监控渠岸监控主要为了防止出现以下几个方面的问题：渠岸冲刷严重的问题河道内倾倒垃圾（建筑垃圾、生活垃圾、秸秆等）高点监控在河岸线沿线制高点部署热成像相机，实现对整个水源地保护区进行全景监控，相机部署在铁塔上，能实现周围10km范围内的监控。如下图所示：河道排污口监控对河道排水口进行监控，识别排水口排放与否，排出水流颜色是否正常，是否排出异物。对异常情况留存证据并预警提示。可用于河域污染防护河道周界预警对河道周边划立电子边界，当人和物出现在边界内时自动判别，留存证据并预警提示。可用于河道安全管理和河域污染防护。

传输系统详细设计根据现场踏勘设计，前端监控点位采用光纤有线数字传输和无线微波传输系统传会水源地管理站监控中心。有线传输设计监控传输网络支撑着整个视频监控系统的信息通道，其核心是能够提供满足相应要求的传输带宽，且具有路由冗余能力。网络系统应该是功能层次分明的，要求有灵活的扩展能力、升级能力、可管理性和很高的安全性。整个网络的负载主要是有实时视频流和存储流决定的，各种控制指令及网络管理信息不大，不过优先级相对较高。目前较常用的组网方式有两种：三层组网和二层组网模式。本方案采用二层组网架构。二层组网有如下优势：网络带宽收敛；组网简单、管理方便；节点减少的同时也减少了视音频的延时；实现Qos更简洁。二层网络架构图如下：1) 核心层：网络主干部分称为核心层，核心层的主要目的在于通过高速转发通信，提供可靠的骨干传输结构，因此核心层交换机应拥有更高的可靠性，性能和吞吐量。核心层交换机通常是整个视频网络的数据转发的中心，连接网络视频监控用户端应用的平台设备（如存储备份、解码显示设备、客户端工作站等），因此对它的冗余能力、可靠性和传输速度方面要求较高，同时要具备强大的管理能力。2) 接入层：接入层通常用于连接网络摄像机及视频编码器等前端设备，接入层向上与汇聚层级联，提高前端边缘设备的部署范围。微波传输设计无线局域网在物理布局、通信距离等方面有其特殊性。采用无线方式，架设方便，运行、维护成本低，周期短。本次前端有2个监控点位采用点对点无线传输方式。点对点示意图提供高容量和远距离连接，符合世界各地的监管要求及行业标准。外型小巧、性能强健可提供以太网网业务，无缝移植至全IP网络。无线传输方案特点传输距离远有效覆盖距离达到了3km，超出3km可以采用远距离汇聚系列产品或者采用背靠背中继的方案。高带宽采用802.11a/n（2T2R300Mbps，3km可视带宽30-50Mbps，支持高清视频接入传输成本低无线部署，节省光纤；施工简单，节省人工成本；低于有线方案4-20倍成本稳定性高准工业设计，支持宽温：-30-70°，室外防水简单易用设置简单，难度低于家用路由器（一般只需向导即可完成配置）供电设计前端监测点位主要采用就近接入市电（周边水厂）的供电方式，少部分前端监测点因现场不具备就近供电的条件，设计采用“风光互补”供电系统。监控中心显示系统大屏幕作为指挥中心的核心显示载体，为了更好的满足信息数据共享，拉通视频信息资源协调统一，实现快速掌握精准信息，操作响应快速上墙和及时启用系统预案的目的，需要建设一套符合趋势和业务需求的超高分可视化大屏幕显示系统。通过超高分可视化大屏幕显示系统，可以轻松实现直观、实时、全方位地集中显示各系统的信息，在大屏幕上根据业务逻辑分布显示，并且对显示信息进行智能化管理，以便于指挥中枢准确、实时全面的观看和掌握各方面信息并做出正确的决策，大大提高指挥调度决策的效率，增强了各信息显示的直观性和可操作性。系统功能超窄边拼缝大屏拼接系统采用超窄边缝液晶显示技术。液晶显示单元拼接组合成N行N列的液晶拼接墙，整套大屏拥有更高的显示分辨率，单屏显示分辨率为1920x1080。本次采用的拼接系统从根本上解决了拼缝大、画面模糊、拼接不完整、色差严重、抖动等问题。此拼接系统更完美无暇的显示电子地图、图文信息、监控录像等多种不同格式的画面，并且液晶拼接墙显示的画面更清晰、锐利，具有高亮度、高对比度、高色域、低功耗、长寿命等众多优点。多种信号接入拼接系统提供HDMI、VGA、YPbPr、BNC、RJ45信号输入接口，可满足各类数字信号（HDMI、DVI）、模拟信号（VGA、RGB）、CVBS信号、IP网络信号等接入显示。单屏显示如上图，每个液晶单元可以单独显示一路电脑画面或监控录像等图像格式，每个单元显示的信号可任意切换。组合拼接显示如上图，其中有四个液晶单元可拼接显示一幅大画面，图中的是2行2列的组合拼接,其他的屏幕可单屏显示其他信号，2×3、3×2等组合都能够轻松实现。全屏拼接显示如上图，液晶拼接单元可以全屏拼接显示电脑画面或监控录像等图像格式，信号可任意切换。

4:3显示功能采用先进的图像处理技术，能将4:3图像在16:9的液晶屏幕上进行完美显示，不会出现图像变形。考虑到部分用户习惯于4:3显示效果，在处理和控制部分通过对输入信号显示模式的自动侦测，设计开发了了4:3显示模式，可以自由进行切换4:3与16:9显示模式。监控中心设计要求供电要求大屏幕系统供电对交流电源的质量要求十分严格，对交流电的电压和频率，对电源波形的正弦性，对三相电源的对称性，对供电的连续性、可靠性、稳定性和抗干扰性等各项指标都要求保持在允许偏差范围内。机房的供配电应满足《电子计算机场地通用规范》GB／T2778-2000的规定，其供配电系统的电源频率为50Hz，电压为220V，单相为单相三线制。建议在大屏幕系统配电设备前端增加交流不间断电源系统UPS，在没有办法提供UPS情况下，需要为大屏幕系统提供稳压电源，建议配置一个稳压器。机房动力配电柜应该选用自动的空气开关，并且与消防系统联动。当机房出现严重事故或者火警时，管理人员能够立即切断所有电源。大屏幕系统建议采用双路电源供电，即总进线有两路，且来自不同的供电单位。两路供电在配电系统中可以自动进行切换（配置双路电源切换装置STS）。当一路供电发生故障时，能够自动转换到另一路。需要在电源输入端配置防浪涌抑制器。电源进线应遵照《建筑物防雷设计规范》要求，采取过电压保护措施。接地系统接地电阻不应大于2Ω，采取多个设备接地系统经铜排网最后接至同一接地干线的等电位措施，在接线施工中应该尽可能降低中性线对地线的电位。整个大屏幕系统供电负荷为3000W（按每个显示单元200W,其他外围设备800W计算。），考虑开机时瞬间高压（按1.5倍额定功率计）。为大屏幕系统提供的供电负荷约为4.5KW。维修通道内或底架下面按设备用电数量提供相应的15A电源插座，每个插座最多只供四台显示单元的供电。空调要求大屏幕系统安装房间有条件下可使用恒温、恒湿送风型专用空调机，其他可使用冷暖型分体空调机（如有大楼中央空调系统，也应配置）。位于大屏幕显示系统维修通道内的空调（中央空调或柜式空调），其出风口位置应尽量远离投影墙，并且出风口的冷风绝对不能对着投影墙直吹，要朝远离投影机箱体的方向吹，以避免投影墙屏幕冷热不均匀而损坏和结露现象。对空调设计的要求（较理想状态）：大屏幕显示墙前面厅堂和背面维护通道中央空调的冷气送风管道应设计成同一条管道出风和回风，所有的空调送风口应远离大屏幕显示墙3米左右，并且不能对着大屏幕显示墙直吹；大屏幕前面和后面修护通道的空调开关集中安装一个地方，在使用空调时应同时打开或同时关闭送风，防止遗忘某个开关造成严重的温差。另外大屏幕显示墙后的维修通道要加抽风机不少于2个向室外抽风，保证大屏幕显示墙前后的空气循环对流，以避免大屏幕显示墙屏幕冷热不均匀而损坏和结露现象。（见投影室空调设计平面示意图）建议大屏安装现场都可以做成“空调设计方式一侧立面示意图”此种方式。在湿度较大的地区，在机房内要安装抽湿机，以保证相对湿度达到要求。大屏幕显示系统在现场安装前要求先对安装点的空调系统和风机先进行运行1周时间，以保证空调管道内的粉尘已经清出。温湿度要求

大屏幕显示系统维修通道內有良好的空调环境和空气对流，同时保证大屏幕系统前后温度不会因温差过大产生结露现象。大屏幕显示系统的理想工作环境温度为22℃±4℃，理想相对湿度30％至70％无冷凝，不可产生较大温差、湿差突变，要保证温度、湿度的变化有缓慢过程。灯光要求为了在观看区能达到好的观看效果，建议在屏幕前面四米内为暗区，不能安装日光灯管。建议安装内藏式筒灯平行于屏幕排列，要单独可控开与关。灯光不能直接照射到屏幕上。尽量设计背朝大屏方向。整个大厅的灯按平行于屏幕方向分组进行控制，不要选用较强光的光源，灯光的布置原则是：使工作区有足够灯光强度，但对屏幕又不会产生明显的影响。大厅两侧可能射入的光线（如窗户），应有必要的遮挡（如窗帘等）。(太阳光对图像效果影响最大)。装修要求大屏幕显示系统的屏幕窗口的装修墙体厚度建议为70mm，墙体要求牢靠，窗口四周平直不变形。大屏幕安装前，装修墙体预留安装窗口尺寸比大屏幕显示墙全部屏幕实际尺寸的每边大出50mm，当拼接显示系统10列以上时，预留安装窗口要比投影墙总尺寸相应留大一些，以方便投影墙安装。大屏幕显示墙安装到位后，由现场装修单位对屏幕四周边预留空隙进行收口(以不漏光为原则)，并作必要的修饰。整个装修格调清新、色调偏冷，以简捷明快为好。无论天花采用何种材料装修处理，颜色乳白，或银灰、或浅灰均可，但应哑光着色,表面一定不能有强烈反光。墙面饰板色调明快，配以较深的线条，适当部位配以吸音材料，墙面哑光为主。地面最好用防静电地板，铺地毯，颜色较深，或其它不反光的地面材料。进场安装前应保证现场环境干净、整洁无尘、无喷刷油漆和石灰等施工，显示墙安装范围内无高空作业。消防系统应经过安全测试，空调可供使用，系统用电保证稳定安全。设备维修通道与地面要求大屏幕显示墙的背后应有不少于0.6米的维修通道，设置可独立控制灯光。保证大屏幕显示墙安装地面的平整度，地面不平整度不大于±3毫米。如果大屏幕显示系统维修通道后面的墙是玻璃墙或侧面有玻璃窗体的，请用加厚型遮光布做窗帘，用于遮光、隔热，避免阳光的直射。承重要求参考数据如下表：单元尺寸(C系列)46”47”49”55”60”