可视化水文监测系统——视频服务器在水文监测中的应用目前各省水利厅对下属所有分局、水文站及现场的监控主要针对堤围、水渠、测站(水文站等进行数字信息的检测,包括流量、水位、雨量等,主要采用GPRS等无线传输方式进行通信,信号传输存在延迟和不够形象化,对于监控人员来说,专业性较强,人员素质要求较高,用户希望能够采用可视方式进行远程监控,让监测过程变得更加形象、直观,本系统拟采用最先进的视频压缩、传输技术为用户解决在水利水文监测过程中的视像化,让水文监测更加容易,同时可以弥补原有设备在检测过程中因故障造成的数据错误。可视化水文监控系统是采用先进的视频压缩、传输技术实现的远程视频监控系统,旨在实现对现场的远程监视和监控,达到实时、准确、高效的集中管理的效果。主要技术是采用摄像机对前端现场进行视频采集,通过先进的视频编码技术实现数字化的视频传输,把所有现场的情况通过视频和音频的方式传输和集中到集中管理中心,主要技术分为视频编码和视频传输等方面,本文重点讨论在视频服务器和视频解码器在水利工程中的应用原理和实现方式。一、设计原则可视化水文监控系统的技术实现方案遵循以下原则:1.可靠性水文监测实施中,大多存在无人值守或者职守人员不足的情况,系统必须能够稳定、可靠地长时间运行。系统在出现故障时仍然能够提供客户服务,以保障系统的正常运行,且能很快的排除故障,恢复正常运行,确保用户能够及时掌握现场情况。2.扩展性、开放性本方案按照最经济实用的原则设计的—个扩展性很强且在扩容升级时浪费最少的系统。该系统遵循开放性原则,能够支持多种硬件设备和网络系统,软、硬件支持二次开发。网络系统、数据库系统和通信枢纽采用标准数据接口,具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力,计算机网络系统适应将来的广域扩展,所选用设备支持透明串口传输,便于随时接入进水利系统的其它设备。3.安全性、可维护性本系统对数据的安全性进行了专门的处理,在H.264视频压缩基础上采用特制的视频格式,只能采用专用的播放设备才能进行播放。另外,对所有的权限用户进行严格的权限管理,避免越权使用和监看视频。对于本系统设备,采用高稳定性的嵌入式设计,尽量缩小设备系统模块,以期达成精准化的系统,采用模块化设计,系统施工、维护简单,一般情况下,系统可以从故障中自动恢复,如遇到不能自动恢复的情况,中心系统会实时报警,提示用户及时检查设备状况,一般的维护工作可以由略懂技术的用户自行处理,维护工作非常简单。4.实时性水文信息要求实时传输,在本系统中全部采用实时传输的模式进行,音视频和水文信息均可以在同一个系统中进行传输,局域网延迟小于0.5秒,互联网传输小于2秒,完全可以满足水文系统的实时监控。二、网络架构及数据流向本系统中采用三级传输的方式进行,即:测站—省局—分局,如图1所示。图1网络拓扑图在本系统中,采用省局集中管理的方式进行管理和监控,同时由省局监控平台进行数据分发传输到各个分局,各分局根据授权情况实时监看辖区范围内的监测点的情况。在实际的网络中,省局和分局之间是光纤直通的形式,测站和省局之间是通过互联网方式连接,测站的接入方式有DDN、ADSL等。由于系统管理平台安装在省局,由省局统一进行管理和数据转发,一方面实现了管理的集中,便于对整个水利系统的监控和资源调配,另一方面,合理的节省了网络资源。三、系统原理1.前端采集部分设备连接原理图如图2图2前端信号采集系统原理图前端信号采集部分是整个系统的第一层次,即数据采集层,包括对水位、流量、雨量以及现场视频等信息的采集,同时,可以根据需要设置声光报警等设备,如水位超过了警戒水位等,可以提示工作人员采取相应的措施。水位、雨量、流量等传感器把所采集到的信息通过串口传送到视频服务器,视频服务器把相关信息叠加在相应的视频图像上,同时也通过网络把前端信息传送到监控中心。摄像机采用室外型红外摄像机,确保在任何时候都能够采集到现场的实际图像。前端采集部分的核心设备是视频服务器,采用H.264视频编码算法和MP3音频编码算法;采用串行通信口可以连接水文监测传感器,如:水位、流量、雨量等传感器;可以使用R485接口实现对前端云台和摄像机的...
