CN103325216A - 基于视频监控的水利防汛监控预警方法与*** - Google Patents

Abstract

基于视频监控的水利防汛监控预警方法与***，方法包括步骤：将智能高速球型摄像机连接到视频行为分析服务器；用户登录到监控预警平台软件当中；在监控预警平台的接入控制单元中；在监控预警平台的***管理单元；在监控预警平台的存储单元设置预警图像、信息的存储路径与存储方式；视频行为分析服务器逐次调用关联的智能高速球机预置位，其涉及视频监控与河流防汛排污检测的结合，河流水面的视频分析及异常信息传递方式。

Description

基于视频监控的水利防汛监控预警方法与***

技术领域：

本发明涉及视频监控与河流防汛排污检测的结合，河流水面的视频分析及异常信息传递方式，具体涉及基于视频监控的水利防汛监控预警方法与***。 

背景技术：

水利行业在中国有着悠久的历史。随着国民经济的迅猛发展，水利工程在国民经济中所起的作用越来越大，防汛更是直接影响国民经济发展的一个重要方面。由于防汛信息化水平不高，以往的人工观测数据误差大，***维护难，易误大事。一旦遇上反常气象，各大水库、水闸的防汛安全令人担忧，同时也给城市防洪造成巨大压力。目前，国家提出了建设“数字水利”的目标。全面实施大型水库远程视频实时监控***建设。防汛抗洪工作逐步从被动抗洪向主动防汛转变。为进一步提高防汛抗洪决策的有效性和可靠性，实施防汛远程视频实时监控***建设，可及时对可能或正在发生的汛情、险情、灾情进行动态监视，随时了解现场情况，以便采取相应的预防和补救措施确保水库安全运行。对领导决策和减少洪水灾害，缓解城市的防洪压力，保障人民生命财产的安全具有重要作用。在通常情况下，由于水库大坝等水利监控点分布在较广阔的范围内，并且与监控中心的距离较远，利用传统的有线连接方式，线路铺设成本高昂，而且施工周期长， 同时因为物理因素如河流山脉等障碍而难以架设线缆。水利防汛视频监控***通过无线网络通信线路，利用视频技术和计算机网络技术对水库大坝等重要水利设施实行远程视频监控。可实时监控河流水库水位情况，将被监控点实时采集的视频文件及时地传输给监控中心，实时动态地报告被监测点的情况，及时发现问题并进行处理。符合水库防汛、供水、灌溉、发电实际需要和实施现代水利的需求。 

但是目前的水利视频监控***存在以下缺陷： 

一、智能化程度不足，一般需要人为的进行实时动态跟踪，对于突发事件如：河道堵塞、洪峰过境、水位变化等无法进行有效的主动预警；不利于现场区域范围决策。 

二、功能单一，***仅起到视频浏览的作用，只能提供现场视频，在平常无法提供更多的环境监测功能如：水位变化、河道堵塞、排污检测、漂浮物检测、水面物体分析等功能。 

发明内容：

本发明目的在于提供一种基于视频监控的水利防汛监控预警方法与***，其涉及视频监控与河流防汛排污检测的结合，河流水面的视频分析及异常信息传递方式。 

为达成上述目的，本发明采用如下技术方案： 

基于视频监控的水利防汛监控预警方法与***，方法包括步骤： 

步骤301，将智能高速球型摄像机连接到视频行为分析服务器，视频行为分析服务器通过宽带网络连接到监控预警平台服务器当中； 

步骤302，用户登录到监控预警平台软件当中，在接入控制单元中添 加视频行为分析服务器，添加流域监控电子地图并在地图上对监测点进行标定。将PC串口连接***，内置SIM卡； 

步骤303，在监控预警平台的接入控制单元中，远程登录视频行为分析服务器，设置智能高速球的图像采集预置点，并将该预置点关联到相应的DSP分析核当中。如将1号预置点指向排污口，该预置点关联到DSP分析核1，DSP分析核预先设定其智能分析算法为排污量检测，同理，设置其他预置点和关联核；。 

步骤304，在监控预警平台的***管理单元，对前端视频行为分析服务器DSP核运算的设定，对当前背景的标定，对预警指标参量的设定，对预警上传后消息的显示、联动机制进行设置，对预警信息的内容进行设置、对预警信息的分发路径进行设置，人员操作管理权限设定，设置视频图像浏览的分组分区域轮巡显示、信息上传后的显示方式(固定、闪烁、循环)、预警信息联动的图像点、模式设置(汛期、平常时期启用的算法侧重点不同)； 

步骤305，在监控预警平台的存储单元设置预警图像、信息的存储路径与存储方式，存储方式包括：视频流、视频流+抓拍图片、循环录像、预警预录； 

步骤306，视频行为分析服务器逐次调用关联的智能高速球机预置位，实现对单个预置位图像的视频分析，若出现异常，则视频行为分析服务器可将预警信息上传到监控预警平台。监控预警平台根据304设置的机制实现图像、信息的预警与分发。 

进一步，在步骤306之后，还可以有以下步骤：监控预警平台将预警信息借由串口发送到***，由***发送到用户手机，用户可在浏览预警信息后借助连接地址实现对现场预警视频图像的远程实时在线浏览。 

***包括：接入智能高速球机的视频行为分析服务器1，视频行为分析服务器1通过网络接入监控预警平台4，监控预警平台4软件安装于PC服务器7上，并借由大屏幕进行显示，同时，监控预警平台4通过PC服务器7串口连接***5，***5内置SIM卡，可将预警短信息通过移动信息网发送到用户手机上。 

视频行为分析服务器1内置视频分配单元、AD转换单元、视频编码单元、多个DSP分析核，从而建立多个智能分析通道，信息经过网络交换由路由出口发送到监控预警平台。 

监控预警平台4包括： 

接入控制单元41：用于管理、设置接入的视频行为分析服务器；图像数据显示单元42：用于显示实时的行为分析数据和重要监测点的视频信号浏览，流域电子地图的监控点观测及预警指示，前端存储视频的下载与回放； 

***管理单元43：用于实现对前端视频行为分析服务器DSP核运算的设定，对当前背景的标定，对预警指标参量的设定，对预警上传后消息的显示、联动机制进行设置，对预警信息的分发路径进行设置，人员操作管理权限等的设定； 

存储单元44：用于预警消息数据的存储记录，由一个SQL2000数据库组成； 

上述各个单元均在同一个软件界面上。 

采用上述技术方案，与现有的技术相比，本发明具有以下的若干特点： 

1、常规的水利数字视频监控仅能实现远程视频浏览，无法实现视频智能检测与主动预警功能，用户需要结合水文观测的方法才能实现快速响应，而且在正常情况下，***的使用率不高。而本发明基于视频监控的水利防汛监控预警平台可以在汛期进行主动预警，也可以在正常时期作为河道监控、排污治理的有效监管工具。在资源的利用率上更高。 

2、报警联动机制更灵活、更丰富。***在原有的电子地图联动弹出视频窗口，显示日志信息基础上，还能够实现对分析结果数据的显示、分发以及全流域的信息预警。 

3、采用多DSP核同步分析，互不干扰，准确度高，识别速度快。 

附图说明：

图1为本发明基于视频监控的水利防汛监控预警***的结构图； 

图2为本发明基于视频监控的水利防汛监控预警平台软件的结构图； 

图3为本发明基于视频监控的水利防汛监控预警方法的流程图； 

图4为本发明视频行为分析服务器的视频智能分析流程图； 

图5为本发明基于视频监控的水利防汛监控预警方法的原理图。 

具体实施方式：

以下结合附图及实施例对本发明进一步详述。 

参阅图1-图5所示，为本发明实施例，图1为本发明基于视频监控的水利防汛监控预警***的结构图。 

视频行为分析服务器1是水利防汛监控预警***的核心设备，其接收智能高速球型摄像机2的视频信号，对视频信号进行多算法同步实时分析，将分析的结果通过宽带网络以IP包的形式发送到监控预警平台4。与传统的智能分析相比，本发明具有多个同步分析DSP核，内嵌的智能分析算法采用了更为高阶的智能分析，有效克服了背景中的水纹波动、日光反照、色温变化等自然因素对图像运动的分析处理。所述的分析结果包括：水位、水质、漂浮物密度、排污量等。 

智能高速球摄像机2是视频采集终端，它通过在各个预置点间执行点间巡航，将预置点上停留获取的视频图像输入到视频行为分析服务器当中进行智能分析。摄像机采用自动白平衡色彩还原真实、低照度的摄像机。 

监控预警平台4用于管理、设置接入的视频行为分析服务器；显示实时的行为分析数据和重要监测点的视频信号浏览，流域电子地图的监控点观测及预警指示，前端存储视频的下载与回放；设置行为分析服务器在监控预警平台上的预警联动策略和分析数据参量设置；对预警信息的分发路径进行设置，人员操作管理权限等的设定；存储记录预警消息数据。监控预警平台借助***工具，预警信息的分发包括将 预警信息以短信的形式发送到用户手机当中。 

图2为本发明基于视频监控的水利防汛监控预警平台4软件的结构图，该监控预警平台包括：接入控制单元41、图像数据显示单元42、***管理单元43、以及存储单元44等。 

接入控制单元41：用于管理、设置接入的视频行为分析服务器； 

图像数据显示单元42：用于显示实时的行为分析数据和重要监测点的视频信号浏览，流域电子地图的监控点观测及预警指示，前端存储视频的下载与回放； 

***管理单元43：用于实现对前端视频行为分析服务器DSP核运算的设定，对当前背景的标定，对预警指标参量的设定，对预警上传后消息的显示、联动机制进行设置，对预警信息的分发路径进行设置，人员操作管理权限等的设定； 

存储单元44：用于预警消息数据的存储记录，由一个SQL2000数据库组成。 

上述各个单元均在同一个软件界面上。 

此外，监控预警平台还包括运行平台软件所需的支撑硬件——PC服务器7/工作站以及显示设备——大屏。 

在现有技术中，水利防汛视频监控***只能实现简单的视频远程在线浏览功能，需要有人专注的盯着监视屏，一方面需要耗费一定的人力，另一方面预警信息上传的速度较慢，第三***的集成化程度不足，仅单纯的作为远程观看的平台，对于在正常时期的辅助功能显得欠缺。 而现有的视频智能分析技术，如越线、徘徊、滞留、人脸识别、车牌识别等，均不适合于水利防汛***，不能直接有效的起到监控预警的作用。 

而本发明在常规安防监控***的基础上进行升级和扩展，增加了针对河流水流视频智能识别的功能，实现对视频动态(水纹)背景下物体的行为分析检测与识别，突破了现有的技术应用瓶颈，能够较好的解决视频远程水利防汛监控***的智能化主动预警需求。 

本发明提出基于视频监控的水利防汛监控预警***，基于河流水流相关的视频智能特征分析与识别算法技术，通过对河流水位、水质、漂浮物密度、排污量、水面移动物体等的检测与识别，实现汛期与平常时期对河流水域的监控预警与其他辅助功能。 

视频行为分析服务器成功接入到监控预警平台后，用户可在监控预警平台上对视频行为分析服务器的设备查询、设备管理、分析功能、上传规则、参量标定、联动方式等进行设置，当然，还可以对预警上传的信息进行记录、联动策略、分发机制的设定，也可以实现远程视频在线浏览。 

在监控预警平台上设置视频行为分析服务器的预警联动策略后，当预警信息上传到平台时，联动策略为以下的一种或几种：在流域电子地图上的监测点图标上显示闪烁、在音频输出上发出预警音、在信息窗口显示预警点的相关信息(水位、水质、漂浮物密度、排污量)、在监控点旁边弹出该检测点、以及与相邻上下游两个相关监测点的视频 画面、将预警信息传送到“***“中，由“***”以短信的形式通过无线移动网络发送到用户手机当中，短信的信息格式如下：预警信息：XX(预警点名称)，XX指标超标，xxx(监测点远程链接地址)。此时用户可通过3G无线网络远程浏览监测点的视频图像。 

在汛期，监控预警***优先传输和显示水位与漂浮物密度，同时在预警信息上传时能够展现出上游、下游间的关联信息以及现场视频画面，有利于用户对汛情的分析和指挥决策。 

本发明提出的基于视频监控的水利防汛监控预警***，具有至少如下之一的优点： 

一、常规的水利数字视频监控仅能实现远程视频浏览，无法实现视频智能检测与主动预警功能，用户需要结合水文观测的方法才能实现快速响应，而且在正常情况下，***的使用率不高。而本发明基于视频监控的水利防汛监控预警平台可以在汛期进行主动预警，也可以在正常时期作为河道监控、排污治理的有效监管工具。在资源的利用率上更高。 

二、报警联动机制更灵活、更丰富。***在原有的电子地图联动弹出视频窗口，显示日志信息基础上，还能够实现对分析结果数据的显示、分发以及全流域的信息预警。 

三、采用多DSP核同步分析，互不干扰，准确度高，识别速度快。 

如图3所示本发明还提出了一种基于视频监控的水利防汛监控 预警方法，具体为：在视频行为分析服务器接入到监控预警平台后，用户可在授权范围内在监控预警平台上对各个视频行为分析服务器进行远程设置，经设定报警基准量和预警上传联动机制后，可以实现对河流水域的综合水文管理，进一步还可将预警信息发送到用户手机。本发明所述的方法包括以下步骤： 

在步骤301，将智能高速球型摄像机连接到视频行为分析服务器，视频行为分析服务器通过宽带网络连接到监控预警平台服务器当中。 

在步骤302，用户登录到监控预警平台软件当中，在接入控制单元中添加视频行为分析服务器，添加流域监控电子地图并在地图上对监测点进行标定。将PC串口连接***，内置SIM卡。 

在步骤303，在监控预警平台的接入控制单元中，远程登录视频行为分析服务器，设置智能高速球的图像采集预置点，并将该预置点关联到相应的DSP分析核当中。如将1号预置点指向排污口，该预置点关联到DSP分析核1，DSP分析核预先设定其智能分析算法为排污量检测，同理，设置其他预置点和关联核。 

在步骤304，在监控预警平台的***管理单元，对前端视频行为分析服务器DSP核运算的设定，对当前背景的标定，对预警指标参量的设定，对预警上传后消息的显示、联动机制进行设置，对预警信息的内容进行设置、对预警信息的分发路径进行设置，人员操作管理权限设定，设置视频图像浏览的分组分区域轮巡显示、信息上传后的显示方式(固定、闪烁、循环)、预警信息联动的图像点、模式设置(汛期、 平常时期启用的算法侧重点不同)等。 

所述的标定如下： 

水位：利用动态水纹背景与河流两岸景物参照实现对水位变化的识别，通过在河流两岸的参照景物上设置水位警戒线，当水位上升超过警戒线时，通过场景比对从视频上直接判定出水位是否超限。水位信息预警为正常、上升、警情，结合现场的测量校正，还可以给出精度要求不高的粗略水位高度。 

水质：利用视频图像中水流区域的图像色彩进行环境、时间校正和提取，在一帧完整的图片中截取出水流区域，从水流区域图片的颜色上提取出若干点RGB值，从水的颜色深度来界定水质的好坏，如清澈的水是透明的，而一般颜色为红色、深绿色、黑色的时候水质就可能遭受到污染，因此通过对水流颜色的提取和判断可以初步界定水质的好坏。水质信息预警为正常、一般、轻度、严重四个等级。 

漂浮物密度：利用动态水纹背景与水面物体的灰度偏差与动态物体建模，通过统计一定水流区域内动态物体的数量或统计某一段时间内流过两条视频虚拟线的漂浮物数量，如垃圾、浮萍等，来界定漂浮物的密度，漂浮物密度预警信息为正常、少量、多量、堵塞。 

移动轨迹：利用动态水纹背景与水面物体的灰度偏差与动态物体建模，从画面上对移动物体进行分类，如船、物等，如果是船跟踪其移动规则，给出移动轨迹，如果是逆流移动的非船类物体，则给与红色框框出。 

在步骤305，在监控预警平台的存储单元设置预警图像、信息的存储路径与存储方式，存储方式包括：视频流、视频流+抓拍图片、循环录像、预警预录。 

在步骤306，视频行为分析服务器逐次调用关联的智能高速球机预置位，实现对单个预置位图像的视频分析，若出现异常，则视频行为分析服务器可将预警信息上传到监控预警平台。监控预警平台根据304设置的机制实现图像、信息的预警与分发。 

进一步，在步骤306之后，还可以有以下步骤：监控预警平台将预警信息借由串口发送到***，由***发送到用户手机，用户可在浏览预警信息后借助连接地址实现对现场预警视频图像的远程实时在线浏览。 

下面结合附图和具体实施例，对本发明的实现流程进行说明，将视频行为分析服务器的图像分析原理相结合进行说明。其中图4为本发明视频行为分析服务器的视频智能分析流程图。图5为本发明基于视频监控的水利防汛监控预警方法的原理图。 

智能高速球预先设置若干预置位，预置位数量与智能分析算法数量(DSP分析核数量)一致，预置位与DSP分析核的分析图像对应。智能高速球获取的视频信号接入视频行为分析服务器当中，在分析服务器内部，先将视频输入信号进行放大分配到若干个视频分析通道，由每个分析通道单独逐一实现AD转换、视频编码、视频分析、视频压缩、网络协议封装等步骤，每个分析通道相当于一个具有内网独立 IP的网络通道，数据流进入网络交换，最终依靠平台的调用，经路由出口接入互联网到达监控预警平台上进行显示。 

进一步，在软件平台上对接入的视频行为分析服务器进行算法对应选择，如1#DSP设定为水位监测，其分析图像为1#球机预置位角度所拍摄河流水面图像，2#DSP设定为水质监测，其分析图像为2#球机预置位角度所拍摄的河流水面图像，同理一次设置其他DSP核与其关联的预置位图像。***启用后，视频行为分析服务器通过RS485接口向智能高速球发送预制位调用命令调用智能高速球的1#预置位，2秒后1#DSP核抓取视频关键帧进入算法分析，5秒后，***通过RS485接口向智能高速球发送预制位调用命令调用智能高速球的2#预置位，2秒后2#DSP核抓取视频关键帧进入算法分析，同理依次调用其他预置位，结束后返回循环调用各个预置位，实现各个DSP核的视频采集并保证了智能分析算法所需的运算时间。 

进一步，当软件平台处于图像控制转动状态下，其他的行为分析暂时停止。当软件平台对智能高速球无控制动作时间达到30S后，视频行为分析服务器自动恢复预置位巡航。 

图5为本发明基于视频监控的水利防汛监控预警方法的原理图。完成软件平台的设备接入及参量设定后，视频行为分析服务器开始调用智能高速球进行预置位巡航和软件分析。 

当某个DSP核分析结果出现超标时，视频行为分析服务器停止调用智能高速球预置位巡航，画面提留在预警画面，如水位超限。触发形成 报警信息。 

视频行为分析服务器按照约定的形式以数据包的形式通过网络发送到监控预警平台 

监控预警平台接收到上传的报警信息并在数据窗口显示报警信息，并附有声音警报，在电子地图上对应坐标点闪烁，同时调用该点、上游、下游的三个视频画面。 

监控预警平台将报警信息通过串口***发送到用户手机终端。执勤人员确认报警信息，监控预警平台向上游、下游的视频行为分析服务器发出图像调用命令，上下游智能高速球停留在水位监测预置点，同时存储单元开始存储报警记录和图像视频。 

用户收到预警短信，通过链接网址访问视频行为分析服务器获取报警图像。 

执勤人员撤销报警信息，并设定该警点下次预警时间间隔，避免同一警情反复预警。 

监控预警平台恢复视频浏览显示，保留近期的预警信息显示，发出撤防指令到视频行为分析服务器，视频行为分析服务器重新进入预置位巡航与智能分析。 

进一步，用户可登陆监控预警软件平台进行信息查询。 

本发明提出一种基于视频监控的水利防汛监控预警方法与***，需要说明的是，本领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序执行相关的硬件完成， 所述的程序可安装存储与PC服务器上的的存储介质，改程序在执行时，可包括上述方法的实施例流程。 

以上所述是本发明较佳实施例，凡在本发明原理的前提下所进行的若干改进和改动距在本发明权利的保护范围内。 

Claims (5)

1.基于视频监控的水利防汛监控预警方法与***，其特征在于：方法包括步骤：

步骤301，将智能高速球型摄像机连接到视频行为分析服务器，视频行为分析服务器通过宽带网络连接到监控预警平台服务器当中；

步骤302，用户登录到监控预警平台软件当中，在接入控制单元中添加视频行为分析服务器，添加流域监控电子地图并在地图上对监测点进行标定。将PC串口连接***，内置SIM卡；

步骤303，在监控预警平台的接入控制单元中，远程登录视频行为分析服务器，设置智能高速球的图像采集预置点，并将该预置点关联到相应的DSP分析核当中。如将1号预置点指向排污口，该预置点关联到DSP分析核1，DSP分析核预先设定其智能分析算法为排污量检测，同理，设置其他预置点和关联核；

步骤304，在监控预警平台的***管理单元，对前端视频行为分析服务器DSP核运算的设定，对当前背景的标定，对预警指标参量的设定，对预警上传后消息的显示、联动机制进行设置，对预警信息的内容进行设置、对预警信息的分发路径进行设置，人员操作管理权限设定，设置视频图像浏览的分组分区域轮巡显示、信息上传后的显示方式(固定、闪烁、循环)、预警信息联动的图像点、模式设置(汛期、平常时期启用的算法侧重点不同)；

步骤305，在监控预警平台的存储单元设置预警图像、信息的存储路径与存储方式，存储方式包括：视频流、视频流+抓拍图片、循环录像、预警预录；

步骤306，视频行为分析服务器逐次调用关联的智能高速球机预置位，实现对单个预置位图像的视频分析，若出现异常，则视频行为分析服务器可将预警信息上传到监控预警平台。监控预警平台根据304设置的机制实现图像、信息的预警与分发。

2.如权利要求1所述的基于视频监控的水利防汛监控预警方法与***，其特征在于：进一步，在步骤306之后，还可以有以下步骤：监控预警平台将预警信息借由串口发送到***，由***发送到用户手机，用户可在浏览预警信息后借助连接地址实现对现场预警视频图像的远程实时在线浏览。

3.如权利要求1所述的基于视频监控的水利防汛监控预警方法与***，其特征在于：***包括：接入智能高速球机的视频行为分析服务器(1)，视频行为分析服务器(1)通过网络接入监控预警平台(4)，监控预警平台(4)软件安装于PC服务器(7)上，并借由大屏幕进行显示，同时，监控预警平台(4)通过PC服务器(7)串口连接***(5)，***(5)内置SIM卡，可将预警短信息通过移动信息网发送到用户手机上。

4.如权利要求3所述的基于视频监控的水利防汛监控预警方法与***，其特征在于：视频行为分析服务器(1)内置视频分配单元、AD转换单元、视频编码单元、多个DSP分析核，从而建立多个智能分析通道，信息经过网络交换由路由出口发送到监控预警平台。

5.如权利要求3或4所述的基于视频监控的水利防汛监控预警方法与***，其特征在于：监控预警平台(4)包括：

接入控制单元(41)：用于管理、设置接入的视频行为分析服务器；图像数据显示单元(42)：用于显示实时的行为分析数据和重要监测点的视频信号浏览，流域电子地图的监控点观测及预警指示，前端存储视频的下载与回放；

***管理单元(43)：用于实现对前端视频行为分析服务器DSP核运算的设定，对当前背景的标定，对预警指标参量的设定，对预警上传后消息的显示、联动机制进行设置，对预警信息的分发路径进行设置，人员操作管理权限等的设定；

存储单元(44)：用于预警消息数据的存储记录，由一个SQL2000数据库组成；

上述各个单元均在同一个软件界面上。

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