H站【H.264网络视频监控系统在溪源水库工程建设中的应用】

来源:三支一扶 发布时间:2019-09-27 点击:

  20世纪90年代以来,计算机技术、信息技术、网络技术及其他各种相关技术的发展进入了信息数字化时代。在此阶段,视频信号处理技术得到了快速发展,特别是视频、音频和多媒体通信等方面的国际标准不断推出,有力促进了视频信号处理技术逐步进入实用化阶段,如视频会议、可视电话、数字电视等应用的出现。以视频信息处理为主的多媒体技术已经成为21世纪最具有时代特征和最富有活力的研究和应用领域之一。基于各种视频信号处理技术的监控系统在诸多领域得到了广泛的应用,福建省溪源水库工程在建设过程中,就采用了基于H.264视频信号处理技术的网络视频监控系统,对于工程质量的控制、施工安全、工程防汛等多方面工作发挥了显著的作用。
  
  一、视频信号处理的核心技术――视频压缩编码技术
  
  视频压缩编码技术是视频信号处理的核心技术之一,理论和应用领域都致力于该技术的研究,并且制定了一系列国际标准。目前影响最大并被广泛应用的是ISO的MPEG系列、ITU-T的H.26x系列和中国自主制定的AVS系列标准。其中,H.264/AVC标准是目前由ITU-T的视频编码专家组及JSO/IEC的活动图像专家组共同大力发展研究的、适应于低码率传输的新一代压缩视频标准。与原有的视频编码标准相比,H.264/AVC具有更高的编码效率。以下重点介绍一下H.264的技术特点。
  H.264和其他标准一样,也是DPCM加变换编码的混合编码模式。但它采用“回归基本”的简洁设计,不用众多的选项,获得较好的压缩性能;H.264加强了对各种信道的适应能力,采用“网络友好”的结构和语法,有利于对误码和丢包的处理;H.264应用目标范围较宽,可以满足不同速率、不同解析度以及不同传输(存储)场合的需求;H.264能以较低的数据速率传送基于联网协议(IP)的视频流,在视频质量、压缩效率和数据包恢复丢失等方面,超越了现有的其他视频通讯标准,更适合窄带传输。
  在技术上,H.264标准中有多个闪光之处,如统一的VLC符号编码,高精度、多模式的位移估计,基于4块的整数变换、分层的编码语法等。H.264的码流结构网络适应性强,增加了差错恢复能力,能够很好地适应IP和无线网络的应用。
  
  二、采用H.264技术的主要监控产品
  
  TOYA SDVR 7IV是目前采用先进的H.264视频压缩算法的主要数字监控产品,具有强大的视频/音频压缩引擎,与MPEG-4压缩方式的硬盘录像机相比,压缩比可提高近30%,大大提高了存储和网络传输带宽,同理采用新的算法极大地抑制了由于摄像机噪声导致的图像失真,背景流动现象,便图像质量更加清晰。基于H.264技术的TOYA SDVR 7IV产品使得我国的数字监控技术上了一个新的台阶。
  TOYA SDVR 7IV系统采用最先进的H.264视频压缩技术和G.729的音频压缩技术,实现超大无损压缩,以最低码流达到最佳画质,噪音信号的过滤得到加强。
  系统具备如下功能:1,多画面分割――单路、四路、九路、十六路、全屏显示等多种画面分割:2,录像方式――常规录像,动态录像,视频移动报警录像,定时录像:3,字符/时间叠加功能――可以在每一路视频上叠加地点信息,便于查询:4,多用户管理――可设置多级管理员权限;5,工作日志――详细记录系统工作状态,方便用户管理;6,报警――具有报警输入/输出功能。单独设置报警区域和灵敏度;7,图像亮度/对比度/色度/饱和度随时可调:8,支持G,729标准音频压缩,线性音频输入,音质好,占硬盘空间少:9,回放检索――根据时间、日期、摄像机编号分别回放检索。
  系统具备如下特点:1,可同时支持H.264、MPEC-4压缩格式;2,实时压缩、实时预览、实时回放;3,支持1/B/P帧多种组合/量化模式,图像压缩比更大:4,在压缩过程中,可动态抽帧,可随时恢复,进一步减少存储空间;5,预览、压缩不占用CPU时间,互不干扰;6,可动态精确设置多种视音频压缩参数,达到最佳视听效果:7,码流可调,占用硬盘空间最少可达40兆每小时;8,工艺精良,结构稳定;9,低功耗,发热少,系统可靠性、稳定性高。
  由于TOYA SDVR 7IV系统技术的成熟和不断人性化的设计,使得本系统得以全方位进入金融、保险等特殊领域,而且在全能楼宇、文化教育、医学研究、交通指挥管制、在建工程管理、恶劣工况管理、海关及公、检、法商业贸易等诸多领域得到了广泛的应用。
  三、H.264网络视频监控系统在溪源水库工程建设中的应用
  
  溪源水库是福建省委、省政府为解决福州地区大学新校区严重的洪涝问题而决定建设的一座重要的公益性防洪水利工程。福州闽侯大学城目前驻有9所大中专院校约12万名师生,远期规划人口40万人,其中师生20万人。该区域是国内典型的暴雨洪涝区,由于地势平坦、三面环江、西面傍山,流域面积208km2的闽江支流溪源溪流经该区域,防洪排涝设施标准低,洪涝问题历来十分突出。2005年“泰利”台风、“龙王”台风、2007年“圣帕”台风等均对该区域造成严重影响。溪源水库建成后可拦蓄溪源溪流域山洪,起到滞洪、削峰、错峰的作用,与流域下游的防洪排涝设施配合,将大大减轻该区域防洪排涝压力,提高该区域防洪标准。
  溪源水库位于福州市闽侯县上街镇境内的溪源溪上,坝址以上汇水面积83.6 km2,占溪源溪流域面积的40%。溪源水库属中型水库,总库容2428×104m3,主汛期防洪库容1323×104m3。大坝坝型采用抛物线双曲砌石拱坝,最大坝高68.8m,坝顶长度237.4m。水库采用泄洪洞加坝体,溢洪道的组合泄洪方式。工程主要建筑物包括水库大坝、泄洪洞、泄洪闸等。
  溪源水库工程建设者们高度重视工程质量的控制和安全工作,在工程质量的控制和安全工作过程中采用了基于H.264技术的TOYA SDVR 7IV网络视频监控系统。在水库工地门岗位置、大坝施工区适合点和导流洞进水口适合点分别设置一个摄像头,进行24h不间断摄像;图像信号通过H.264技术传送到工程指挥部;设置在指挥部的接收器和网络型嵌入式硬盘录像机既能使得所接收的图像信号在屏幕上重显,又能够实现24h不间断录像,从而达到监控现场和留存备查的作用;再结合电信宽带网络传输,更可以实现远程监控。
  对于水库工地门岗位置的监控,可以监测工地车辆人员的出入情况,有助于工地保安工作。对于水库大坝施工区的监控,可以实现工程质量控制和督促安全施工的双重效用。既督促施工作业人员按照相关规范进行大坝砌筑施工,确保工程质量;又督促施工作业过程严格遵守水利水电工程施工通用安全技术和建筑安全规程,有利于制止“三违”行为(违章指挥、违章操作、违反劳动纪律),在施工生产过程中做到“三不伤害”(不伤害自己、不伤害他人、不被他人伤害)。例如,大坝砌筑作业过程中,个别工人会忘记系上安全带,还有个别工人会在坝面偷偷抽烟,这些都是违反安全规定的行为,监督人员通过视频监控系统发现此类行为,立即通知现场监理督促纠正并依照规定进行处罚,从而有效制止不安全行为的发生。对于导流洞进水口水位的监控,与溪源溪流域洪水预警报系统有机配合,有利于及时组织工程防汛和抢险救灾工作。
  在各级各有关部门的关心支持下,经过工程参建各方共同努力,溪源水库大坝主体工程于2009年4月底基本完工并顺利下闸蓄水,逐步转入运行阶段,开始发挥防洪效益。2009年8月,第8号台风“莫拉克”正面袭击福建省,对福州等地造成严重影响和危害。溪源水库所在的溪源溪流域普降暴雨到大暴雨,局部出现特大暴雨,降雨强度大、历时长。流域面平均雨量230 mm,水库坝址以上流域面平均雨量300 mm;最大过程雨量326 mm;最大洪峰流量243 m3/s。工程管理人员通过网络视频监控系统和洪水预警报系统密切监测水情雨情,经过科学调度,台风期间水库拦蓄洪量7.3×106m3,有效减轻了下游防洪压,力。溪源溪下游福州地区大学新校区没有因“莫拉克”台风影响而出现洪涝灾害。
  预计溪源水库工程转入运行阶段之后,基于H.264技术的TOYA SDVR 71V网络视频监控系统仍将在溪源水库运行管理及防洪调度工作中发挥重要作用:1,实时监测水库蓄水水位情况;2,操作人员在使用控制系统操作闸门时,可通过监控系统监视闸门和水流情况:3,在某些环境,如水库的溢洪道等处,大部分时间属于无人值守状态,可通过监控系统实时监控:4,可监测水库、坝区的周边环境,有利于做好安全保卫工作。
  
  (编辑/陈志华)

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