水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字水利的重要組成部分，也是近期數(shù)字水利系統(tǒng)建設(shè)中的熱點和亮點。工作人員通過該系統(tǒng)可在監(jiān)控中心或者工作計算機上實時監(jiān)控各個水利設(shè)施，實時觀測水資源現(xiàn)狀，大大提高了工作效率；而在抗洪救災中，通過該系統(tǒng)也可實現(xiàn)遠程觀測和指揮，對于氣候惡劣人員難以達到的地區(qū)，本系統(tǒng)更是起到了不可替代的作用。本文對近期水利監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)趨勢進行探討，重點針對智能視頻檢測技術(shù)在水利行業(yè)中的應用進行介紹，以期拋磚引玉，促進視頻監(jiān)控新技術(shù)在水利行業(yè)的應用和推廣。

在水利行業(yè)中的應用面逐漸擴大
    以往水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要為防汛抗洪服務(wù)，在汛期保障水利設(shè)施的安全，隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)在水利行業(yè)的進一步推廣，系統(tǒng)將逐漸在水利部門的日常管理中發(fā)揮作用，例如用于水資源管理、水利設(shè)施周邊安全、航運管理及水體環(huán)境監(jiān)測。預計水體污染監(jiān)控將成為下一個應用熱點，屆時高清晰度視頻監(jiān)控系統(tǒng)（分辨率達到1024×768以上）更能發(fā)揮作用，能對污染物的分布和發(fā)展趨勢等進行有效的遠程觀測，同時應實現(xiàn)和環(huán)保監(jiān)測設(shè)備及系統(tǒng)的有效聯(lián)動，獲取相關(guān)的污染指標數(shù)據(jù)并和視頻形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)備份，作為領(lǐng)導決策和執(zhí)法的依據(jù)。

    為適應以上趨勢，在新建視頻監(jiān)控系統(tǒng)中必須要預留更多接口，同時能做好持續(xù)改進和適應。

流域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控逐漸成為主流
    以往水利視頻監(jiān)控以單個水利工程設(shè)施監(jiān)控為主，往往附屬在閘門控制系統(tǒng)中，為本地工作人員服務(wù)。近幾年出現(xiàn)了以流域和大區(qū)域為單位的大型聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，該類系統(tǒng)可使領(lǐng)導遠程監(jiān)視水利設(shè)施狀況，同時避免由于只看到單個水利設(shè)施而無法了解上下游各個相關(guān)站點情況的尷尬局面，在防汛抗洪過程中為各級領(lǐng)導提供了全局決策依據(jù)。在此情況下，新建水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)必然將遠程監(jiān)視以及流域的整體監(jiān)控作為必備的技術(shù)要求，同時已建監(jiān)控點也將逐步實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)改造和接入。各省水利管理部門為適合這種發(fā)展趨勢逐步出臺了相應的配套標準，以期實現(xiàn)水利視頻監(jiān)控的標準化，相關(guān)廠家應及時跟進這一標準化過程。

    從技術(shù)上而言，流域監(jiān)控系統(tǒng)必然對系統(tǒng)架構(gòu)以及服務(wù)器平臺提出了更高的要求，在此過程中，必須要實現(xiàn)服務(wù)器分布式部署，同時解決服務(wù)器級聯(lián)、備份以及互相支援等問題，提高流媒體服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)效率以滿足大流量視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和分發(fā)，并確保不堵塞現(xiàn)有水利專網(wǎng)。

    系統(tǒng)有三級結(jié)構(gòu)，主要有省水利廳、市水利局和大型水利設(shè)施管理處等三級，各級可獨立工作，也可級聯(lián)協(xié)同工作。

    水利行業(yè)中智能視頻檢測技術(shù)的應用可細分為以下幾個方面，針對不同應用需對算法進行適應性設(shè)計。

1、閘門開閉檢測
    水利工程中閘門各種各樣，有分洪閘、沖沙閘、節(jié)制閘、船閘等，由于閘門在開閉過程中受力巨大，容易損壞，常會出現(xiàn)開閉不到位、卡死等情況，一種解決方案是采用閘門開閉檢測開關(guān)，但有時閘門需要運行在半閉狀態(tài)，此時開閉檢測開關(guān)就不易檢測了。智能視頻監(jiān)控能有效地解決這個問題，使得閘門不間斷自動監(jiān)測成為可能。由于閘門在開閉狀態(tài)下圖像內(nèi)容不同，通過檢測與閘門開啟有關(guān)的特征點在圖像上的位置，如檢測閘門上部傳動部分，就可利用視頻分析檢測閘門狀態(tài)。

    系統(tǒng)還可以采用基于分割的跟蹤算法檢測閘門處的水位高低，在應用中先用分水嶺算法等進行圖像分割，而后基于模型進行區(qū)域合并和跟蹤。一旦檢測到閘門狀態(tài)異常，或水位超過設(shè)定值（通過對水位標尺的比對實現(xiàn)），則立即發(fā)出報警信號。

2、決堤、漫溢檢測
    在汛期中，決堤或水漫過溢出堤壩會引起嚴重后果，必須密切監(jiān)視，視頻監(jiān)控使得無須在現(xiàn)場就可不間斷監(jiān)視，但長長的堤壩需要大量的攝像機和監(jiān)視器，也就需要大量的監(jiān)控值班人員，智能視頻監(jiān)控可實現(xiàn)決堤、漫溢自動檢測和預警。由于在發(fā)生決堤或水漫出堤壩時，圖像內(nèi)容會發(fā)生改變，通過對圖像內(nèi)容的分析，包括差分檢測、紋理分析等手段，就可檢測是否出現(xiàn)決堤、水漫堤壩的現(xiàn)象。系統(tǒng)通過水位檢測，并與設(shè)定的警戒線比較，也可在水漫堤壩前發(fā)出預警，為工作人員提供一定的處理時間。

3、人體檢測
    現(xiàn)實生活中，每年都有人因越過堤壩游泳或進入水利禁區(qū)造成人員傷亡，如每年在錢塘江堤壩處由于違規(guī)觀潮導致人員傷亡的事故屢見不鮮，人體檢測技術(shù)可在有人翻越堤壩時及時報警，從而避免惡性事故的發(fā)生。

    人體檢測主要采用活動目標分割、跟蹤、檢測等技術(shù)。一般為靜止場景，容易采用高斯模型或差分檢測實現(xiàn)背景提取，從而利用減背景方法實現(xiàn)活動目標分割，實現(xiàn)警戒區(qū)域入侵檢測和報警。進一步，對于檢測到的活動目標采用Harr特征分析，利用AdaBoost和支持向量機等技術(shù)可實現(xiàn)是否是人體的判別，從而實現(xiàn)只對活動人體目標的檢測。通過對人體目標的進行一步特征分析，如服飾顏色、人臉特征等，還可實現(xiàn)多攝像機間的目標交接和跟蹤?？梢栽诘贪逗徒麉^(qū)設(shè)置視頻警戒線并應用以上技術(shù)，從而檢測到有人翻越堤壩、進入堤岸或水域時及時發(fā)出報警。

總結(jié)
    隨著系統(tǒng)應用的逐漸深化和擴展，水利行業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將逐漸朝數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展，應用面越來越廣，大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)的流域監(jiān)控成為發(fā)展趨勢，利用各種無線通信技術(shù)擴展監(jiān)控范圍和預案提高快速決策和應急指揮能力，利用智能視頻檢測技術(shù)提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的自動化程度，將成為未來水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要特征。特別是智能化技術(shù)使大規(guī)模視頻監(jiān)控更具實用意義，可大幅節(jié)省人力和監(jiān)視設(shè)備，在水利行業(yè)的應用將有廣闊的前景，并推進水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)向智能化的綜合管理系統(tǒng)發(fā)展。在此過程中，各個參與其中的廠家應針對水利行業(yè)的特殊需求和環(huán)境進行深入開發(fā)并推出適用的設(shè)備和軟件平臺，和水利管理部門一起推進視頻監(jiān)控系統(tǒng)在水利行業(yè)的應用和發(fā)展。