水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)是數字水利的重要組成部分，也是近期數字水利系統(tǒng)建設中的熱點和亮點。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)控各個水利設施，實時觀測水資源現狀，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)的技術趨勢進行探討，重點針對智能視頻檢測技術在水利行業(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，在汛期保障水利設施的安全，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，同時應實現和環(huán)保監(jiān)測設備及系統(tǒng)的有效聯動，獲取相關的污染指標數據并和視頻形成統(tǒng)一的數據備份，作為領導決策和執(zhí)法的依據。

    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。

流域聯網監(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。近幾年出現了以流域和大區(qū)域為單位的大型聯網監(jiān)控系統(tǒng)，該類系統(tǒng)可使領導遠程監(jiān)視水利設施狀況，同時避免由于只看到單個水利設施而無法了解上下游各個相關站點情況的尷尬局面，在防汛抗洪過程中為各級領導提供了全局決策依據。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)控作為必備的技術要求，同時已建監(jiān)控點也將逐步實現聯網改造和接入。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，以期實現水利視頻監(jiān)控的標準化，相關廠家應及時跟進這一標準化過程。

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

    系統(tǒng)有三級結構，主要有省水利廳、市水利局和大型水利設施管理處等三級，各級可獨立工作，也可級聯協同工作。

    水利行業(yè)中智能視頻檢測技術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，但有時閘門需要運行在半閉狀態(tài)，此時開閉檢測開關就不易檢測了。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)下圖像內容不同，通過檢測與閘門開啟有關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，或水位超過設定值（通過對水位標尺的比對實現），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，圖像內容會發(fā)生改變，通過對圖像內容的分析，包括差分檢測、紋理分析等手段，就可檢測是否出現決堤、水漫堤壩的現象。系統(tǒng)通過水位檢測，并與設定的警戒線比較，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。一般為靜止場景，容易采用高斯模型或差分檢測實現背景提取，從而利用減背景方法實現活動目標分割，實現警戒區(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可實現是否是人體的判別，從而實現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，還可實現多攝像機間的目標交接和跟蹤?？梢栽诘贪逗徒麉^(qū)設置視頻警戒線并應用以上技術，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
    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)將逐漸朝數字化、網絡化和智能化方向發(fā)展，應用面越來越廣，大規(guī)模聯網的流域監(jiān)控成為發(fā)展趨勢，利用各種無線通信技術擴展監(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。