上传版防洪防汛系统方案.docx
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城市防洪防汛监控指挥调度系统
解决方案
2010年5月
目 录
第1章项目背景概述 4
第2章系统设计原则 4
第3章功能体系结构设计 5
第4章组网示意图及设计 7
第5章软件平台功能设计 8
视频、水位、雨量监控系统 8
防汛决策支持系统 15
防汛灾情评估系统 16
防汛物资管理系统 17
防汛预警预报系统 17
5.1社会联动和汛情发布系统 17
第6章防汛前端点设计 18
视频监控子系统 18
水位采集子系统 19
雨量遥测子系统 19
防雷接地子系统 20
第7章防汛专网组建设计 20
第8章防汛指挥中心设计 21
数据交换 21
视频管理 21
视频显示 21
水位监测 22
系统安全 22
远程访问 23
第9章主要设备介绍及说明 23
视频编码器 23
监控摄像机 25
脉冲水位计 26
水位数据采集器 28
容栅式雨量计 30
雨量数据采集器 32
二层交换机 35
第10章公司简介 41
第1章 项目背景概述
建设城市防汛指挥调度系统，主要目的是利用计算机、数据库、多媒体、地理信息系统和通讯技术，建立雨情、水情、险情、气象、地理信息平台，实时监测在线信息数据，为领导决策和指挥防汛抢险救灾工作提供方案和依据，增强非工程措施在抗御自然灾害中的作用，提高城市防汛抢险救灾的指挥调度决策水平。
该系统通过对市区降雨遥测、河道水位监测、铁路立交道和低洼地区积水实行录像实时监控和数字监测以及物资储备和调运等信息处理，并在局指挥中心大屏幕上准确地显示出市区汛情、险情和灾情，城市防汛办公室可根据信息反馈和城市防汛工作预案，提出防汛抢险救灾方案，并协助市政府和局领导及时有效地指挥各区和有关部门进行抢险救灾工作。
系统具有防汛监控，视频图像采集，雨量采集视频源控制功能，能够对降雨量远
程自动化测量，系统能够实时处理多路的水位数据，实现和视频结合，指挥人员可以在观看图像数据的同时看到实时的现场数字水位监测信息，进行防汛应急指挥调度。
第2章 系统设计原则
（一）可靠性和稳定性
城市防汛指挥调度系统包含视频监控、水位采集、雨量遥测、数据传输、网络通信、计算机应用等技术，作为一个行业的应用系统，主要承担着城市防汛指挥调度任务，因此，在设计中我们特别注意如何保证系统的可靠性，防止系统物理平台和软件设计出现故障，从而对整个系统产生影响。
我们将从系统的硬件选择与配置、系统软件及开发工具选择等几个方面考虑，保证系统的可靠运行。
例如，我们选用的视频服务器，其嵌入式的操作系统，实现了无人值守模式，减少了其他因素造成故障的可能性。
（二）先进性和实用性
在保证系统可靠性、稳定性的同时，充分考虑系统的先进性与实用性。
实施后的视频监控系统及其所有的子系统，都应满足国际标准，具有良好的用户界面。
而且能够在现在和将来适应技术的发展。
我们是要建立一套综合水位计信号、视频图像及诱导信息的传输系统，采用先进的成熟技术，操作使用简单，提供信息快速、准确。
随着系统的逐步发展与完善，最终将系统扩展为集视频传输、网络技术、电子大屏显示、专家与决策系统等技术于一体的综合指挥系统。
（三）灵活性和扩充性
系统能够满足灵活应用的要求，即任一监控点能够连接不同类型的设备，系统的任意部分相连接都是灵活的，基本不受或极少受物理位置和这些设备类型的限制。
所有基础设施（材料，部件，通讯设备）应采用国际标准，并可扩充，以便将来有更大的发展时，很容易将设备扩充到未来的系统中去系统软件、硬件均采用标准化设计，提供开放的接口，可以与第三方系统相融合，可以读取第三方系统的相关数据，也可以为第三方系统提供其需要的相关数据，具有开放式结构。
例如，由于用户以后的监控点数量将随之扩大，本系统具有良好可扩展性和开放性，只要增加前端设备和升级软件就可以使监控范围扩大。
第3章 功能体系结构设计
城市防汛指挥调度系统运用先进的现代通信、计算机及网络、自动化控制等技术，按照标准的系统工程原理，以现有网络和信息系统为基础，以有/无线通讯系统为纽带，结合城市防洪排水工作，将网络视频监控系统、水位遥测、大屏幕预警等系统有机的
组成一个整体，建立具有图像数据采集、水位监测、数字化整合处理、传输、报警、预警信息诱导于一体的数字化排水防汛机制。
防汛指挥调度系统
视频 通
/水 讯
位/ 传
雨量 输
监控 系
系统 统
决策支持系
统
灾情评估子系
统
防汛物资管理系
统
预警预报系
统
社会联动和汛情发布系
统
系统管理平
台
该系统主要包括视频、水位、雨量监控系统；通讯传输系统；决策支持系统；灾情评估子系统；防汛物资管理系统；预警预报系统；社会联动和汛情发布系统等部分。
系统建成后应能在城市防汛工作中发挥主要作用，提高城市防汛抢险救灾指挥调度和决策水平，增强城市防汛工作快速反应能力，最大限度减少洪灾损失，具有重要的政治意义和经济价值。
第4章 组网示意图及设计
第5章 软件平台功能设计
视频、水位、雨量监控系统
（一）视频监控功能
Ø软件功能概述
1）支持D1（DVD高清画质）、CIF（VCD画质）、QCIF（普通画质）码流的显示模式；
2）支持移动侦测功能：
24x7全天候可靠监控，彻底改变以往完全由安全人员对监控画面进行监视和分析的模式，通过划定敏感区域触发报警录像，实现对所监控的画面进行不间断的判断、分析，大大提高报警精确度。
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3）支持告警及回放功能：
视频数字化的主要优点之一就是为自动视频分析应用程序的运用创造了良机。
视频分析技术能够发出比简单的视频运动检测或物理传感器更为有效的报警信号。
由于操作员的注意力只需集中在真正重要的事件上，而且虚假报警的数量显著下降，这样每名操作员所能看管的摄像机数量有所增加。
另外监视人员还可根据自定义的检索条件对已录制的图像进行回放。
4）支持手动录像、抓图功能：
监视人员可在定制任务之外对即时录像进行手动录像与抓图。
5）支持电子地图功能：
当监视点有报警信号被触发时，报警信息可直观的反映在电子地图上。
操作人员可根据电子地图定位直接获取视频点信息及报警分类信息，从而进行远程应急准备工作。
Ø基本功能
1）可通过计算机显示器显示图像，也可通过电视墙显示（需配解码器），一个解码器可以与一个或多个编码器连接，多路连接时可设定自动轮换时间。
2）支持多个视讯终端同时监控一个监控点，同时观看同一个监控点的图像。
3）通过点击编码器名称方便地播放图像，提供单画面、4画面、6画面、
8画面、9画面、10画面、12画面、16画面浏览。
4）分组监控，可设定不同的用户级别，分配不同的监控点（同一个监控
点可以划归多个组）。
5）分级监控：
根据不同的权限级别，级别高的可抢先对监控点进行监控，如对摄像机进行遥控等。
6）可连接控制云台解码器（球机），支持多种云台协议，可根据用户要求添加。
7）摄像机远程控制功能：
可对权限范围内的摄像机进行远程控制，包括镜头上下左右移动、镜头缩放、光圈调整、调焦。
8）可连接控制其它RS485/232接口设备，如视频切换矩阵等。
9）音频控制功能，支持一个视讯终端与所监控的其中一个监控点进行点对点实时双向音频通信。
也可以向多个前端发送音频信号的按钮，实现音频广播功能。
10）报警联动切换到预置位和辅助设备的功能。
11）轮跳功能，可按照操作人员设置的周期，自动对某一组内的各个监控对象进行轮循监控显示。
12）电子地图功能使得监控点的分布一目了然，可通过鼠标点击地图上的镜头图标，方便地观看目标点的图像，图像可放大至全屏。
13）支持QCIF、CIF、D1等多种图像格式，支持PAL和NTSC两种视频模式。
14）对每一路图像的亮度、色调饱和度、对比度、帧数、图像质量、传输
速率等可单独调整。
Ø系统管理功能
1）系统管理员实现设备管理，用户管理等各项管理，包括配置、修改、删除等。
2）提供4种用户类型，包括系统管理员、超级用户、操作人员和查看人员，分别授予不同的权限范围，同一类型的用户又可以设置更具体的权限，可以设置各自的用户名和密码。
3）设备管理：
动态搜索编码器、解码器、矩阵及附属设备等的信息，可增加、修改、删除设备及配置参数，以及设置镜头归属的录像站点。
4）能方便地设置电子地图：
导入地图、布置镜头等。
5）设备分组：
编码端和解码端设备可分组管理，设置一个默认的分组，新设备在默认的分组中，可增加、修改、删除分组，设备不能重复分组。
6）完善的日志管理，对各个用户的操作进行不可人为修改的记录，以备查询。
Ø录像回放功能
1）提供多路同时录像。
2）可设定录像文件存放路径及存放时间。
3）录像站点可分布在多台计算机或服务器上，每个站点管理一定数量的编码器，一个编码器不能同属于多个录像站点。
4）可进行手动录像、一次性计划录像和周期性（每周、每日、每年）计划录像，可设定计划的起止日期，可对计划进行修改、删除等操作。
5）录像中途若发生设备、网络、服务等方便的故障，当恢复后可自动继续录像。
6）录像文件按日期、编码器自动生成文件夹及文件名。
7）方便的本地及远程录像查询和回放功能，支持按时间和按计划等查询方式，支持暂停、重播、拖拽式时间控制。
8）支持多个用户同时观看同一个录像文件的不同时段的录像。
Ø数字矩阵功能
系统支持软件方式完成的“虚拟矩阵”（VirtualMatrix）功能。
支持通过解码器（或解码卡）将来自远端的网络视频信号还原为模拟视频信号，可以实现任何一路图象到任何一路解码输出的矩阵控制功能，可以画面切换、轮巡。
利用模拟显示终端来显示所有的远端摄像机的画面。
支持使用软件代替模拟硬件矩阵，完成图像的矩阵切换功能。
（二）水位采集功能
1）采用专用监控软件，在监控中心对环境监控的数据信息进行采集和报警处理；
2）监控软件采用SQL-Server数据库结构，提供数据信息查询、参数设置、报表曲线分析、监控位置安排、报警位置显示、数据制表打印，系统分级管理等功能；
3）支持四级用户管理权限，各级管理权限可设置，远程控制传感器工作状态，提供软件布防和撤防功能，使用更加灵活；
4）软件界面清晰直观，具有弹出式窗口，四级树形结构查询，按照逻辑视图显示设备链接信息，实现每一级设备的添加、删除、修改、屏蔽及相关参数设置等管理功能，用户可任意设置不同报警级别，语音提示报警信息；
5）通过位置视图定位及显示每级设备在电子地图上的物理位置，直观的实
现报警信息状态及位置的检索，同时提供报警地图；
6）可接入视频系统及门禁系统，实现报警联动。
（三）雨量遥测软件功能
自动雨量站是指安装在观测现场，用来计量降雨量的装置，由容栅式雨量计、多功能数据采集器、GPRS无线数据发送器组成。
多个自动雨量站与安装中心采集程序（雨量遥测工作站）进行联网，就组成了这个地区的“全自动雨量监测和速报系统”。
中心可以设立在气象局、水文水利局、防汛办公室等机构的监测中心，可以通过一台计算机，对多个自动雨量站的数据集中收集，并建立数据共享页面，供相关人员查询和浏览。
自动雨量站及其组网建立的雨量速报系统，具备如下特点：
1）通信形式多样
用户可以根据当地的通信件和通信费用的具体情况，自由选择最合适方便的通信方式，如：
在移动信号良好的地区可以选择GPRS数据通信方式。
2）组网简单易行
只需用导线把“容栅式雨量传感器”和“数据采集器”进行简单的连接，在中心安装软件后，即组成完整的本地区“雨量通信、集中采集和观测网络”。
3）浏览功能齐全
网络内各个雨量检测站点的雨量数据，都集中传送到了中心工作站上，自
动生成WEB浏览页面，上面可以显示：
日降雨量报表、月降雨量报表、实时监控、降雨曲线图、降雨分布图、滑动时差雨量等降雨资料。
4）资源共享
建立采集服务中心后，相关部门的人员在自己的办公室或者在家里的电脑上，只要点击WEB地址，同样可以浏览和查看上述雨量资料。
5）系统维护方便
“容栅式雨量传感器”和“数据采集器”都是按照严格技术标准生产，系统稳定可靠，所以，在日常使用中不需要作特别维护。
6）专业水准高
该系统采用的雨量计是目前国内乃至国际上精确度最、准确度最好、技术
最先进的雨量传感器。
“数据采集器”采用的是现代计算机科学和网络通信技术，特别是无线GPRS的应用，体现了当代最高水平的通信组网。
专业服务器数据处理软件操作简单、处理数据快捷详细、查看数据方便清楚。
防汛决策支持系统
为了防治水旱灾害，建国以来我国投入大量的人力和物力进行江河整治，加强水利工程的建设，防洪抗旱能力大大增强，但完全依赖工程措施，不仅周期长、投资多，而且难以实现某些目标。
建立防汛抗旱指挥系统是重要的防灾减灾非工程措施，系统建设将提高防汛抗旱指挥决策的科学性，充分发挥水利工程的减灾效益。
信息是防洪抗旱决策的基础，是正确分析和判断防汛抗旱形势，科学地
制定防汛调度方案的依据。
当发生洪水和严重干旱时，则可迅速地采集和传输水雨情、工情、旱情和灾情信息，并对其发展趋势作出预测和预报，经分析制定出防洪抗旱调度方案，指挥抢险救灾，有效地运用水利工程体系，努力缩小水旱灾害范围，最大限度地减少灾害损失。
利用GIS功能和水情、雨情、气象、工情、灾情等各类防汛信息，为防洪决策和指挥调度提供全方位的支持，辅助决策者迅速准确地作出科学的防洪决策和指挥调度力案。
防汛灾情评估系统
灾情评估分为灾前评估、灾中评估、灾后评估三个层次。
灾前评估可具体针对不同防洪调度方案，评估不同程度洪水的影响范围，超前预估洪涝发生时可能出现的灾害情况及其经济损失程度，以及不同调度方案下可能出现的灾害情况、受影响人口和经济损失情况，为防洪规划及会商、决策提供支持。
灾中评估主要是在洪水发生的实际过程中，根据预报和调度结果以及洪水淹没的遥感影像图等资料，实时快速地对洪水的影响范围、受灾人口数量、人口迁移和淹没损失等进行判断，为防汛决策支持和灾后恢复规划等提供依据。
灾后评估主要是调查、统计、核实、上报实际发生的灾害损失，并对灾前和灾中提出和实施的各种防灾减灾方案进行分析和评估，以利于总结经验，提高防汛减灾决策的能力。
灾情评估子系统还应能够针对防洪调度子系统动态生成的不同调度方案，迅速地生成可能发生的灾害损失的对比分析，提供给重大疑难及紧急案件联合会审决策参考。
防汛物资管理系统
防汛物资，是指各级政府部门储备的防汛物资。
主要包括编织袋、编织布、土工织物抢险排体、无纺布、抢险钢管、木桩、抢险照明设备等抢险物资；防汛指挥艇、橡皮船、冲锋舟、救生衣、救生圈等救生器材；打桩机、堤防隐患探测仪、潜水衣等抢险器具。
防汛物资管理系统基于GIS的防汛物资一体化管理，提供物资进仓、出仓、转仓、报损、库存报表，整合防汛物资统计报表，在电子地图上全面、准确地反映全市防汛物资储备、调度情况，实现物资进出库管理等。
防汛预警预报系统
系统对整个防汛指挥决策进行全过程值守，无论是否处于当前系统的运行状态，都可以对水、雨、风等汛情信息进行实时监视。
然后按用户事先设定的规范和要求的表现形式，以高亮、声音、短信、语音等形式向用户报警，并统计出所有的报警数据。
系统基于方案模型的调度预报、分析，方案包括降雨过程、潮位过程等自然条件和预报方法、调度方案等人为因素。
5.1社会联动和汛情发布系统
防汛减灾是一项多部门协同作战，共同抵御洪水灾害的过程，因此与上一级防汛抗旱指挥部、平级防汛抗旱指挥部和下一级防汛抗旱指挥部，建立突发事件通报制度，当突发事件发生时，社会联动和汛情发布系统可以自动快速接受灾害报告，可以利用网络化手段迅速、准确地将灾害信息处置方法通知相关单位以及现场。
系统依照《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国防洪法》、《城市防汛应急预案》，实现防汛抗洪的统一指挥、分级分部门负责的联动应急的体制。
第6章 防汛前端点设计
防汛前端可细分为“视频监控”、“水位采集”、“雨量遥测”、“防雷接地”四个子系统进行设计：
视频监控子系统
主要针对河道、低洼地区、重点路段等地域的积水场景进行图像监控，同时对临近的水位标尺进行水位量程读取。
采集到的视频信号（模拟信号）通过视频编码器进行模拟－数字转换，转换后的数字视频信号经防汛专网在监控指挥中心的图形工作站进行集中解码还原。
还原后的模拟视频数据通过屏显系统进行图像显示；
视频监控硬件设计：
要求摄像机视野范围能清晰看清30米外的水位标尺，能实现全自动缩放、变倍、聚焦、灰度调整等全天候的实时监控操作，能对视频数据进行定制录像；
±摄像机：
采用高倍光学变焦摄像机，可对30米外的水位标尺实施准确水位分析。
另外根据选择性配置，还可为摄像机外加雨刷、加热板、降温风扇等。
±视频编码器：
国际领先的嵌入式网络视频编解码器，它的重要优点之一
是操作系统为实时多任务工业级产品，可靠性、稳定性大大高于目
前以微机为平台，Windows为操作系统的视频监控系统。
该产品有以下几个鲜明特点：
体积小巧紧凑，功能强大，便于安装和远程集中式管理和设置；适合无人职守的行业；具备大量的接口，如
RS232，RS485，RJ45和报警输入以及联动输出接口，可以方便地连各种设备，给各种系统的互联提供了可能。
水位采集子系统
水位采集子系统主要通过以下两方面反应水位深度测量值：
1）一是通过反光水位标尺测量。
监控摄像机将现场水位标尺测量的水情数据以视频图像的方式通过专网传回到监控指挥中心，指挥人员可通过监控画面直接查看积水深度。
反光标尺安装在河道口以及低洼地区，采用高性能防腐、防水、反光材料。
2）二是通过脉冲水位计进行水位测量。
通过脉冲水位计对河道、低洼地区、重点路段等地域的积水值进行数据采集。
采集到的积水值（模拟信号）通过水位数据采集器（模拟量采集）设备进行模拟－数字转换，转换后的数字信号经防汛专网在监控指挥中心的“水位监测工作站”
（水位采集）集中处理并显示。
指挥人员可通过水位采集软件实时查看积水深度。
雨量遥测子系统
通过容栅式雨量计对城市中各地域的降水值进行数据采集。
采集到的降水值通过雨量数据采集器进行模拟－数字转换，转换后的数字信号经本地GPRS
无线模块进行数据发送，其服务端IP指向监控指挥中心的水位监测工作站。
工作站将接收到的降雨数据集中进行处理并显示；指挥人员可通过WEB页面查询降水值。
防雷接地子系统
1）前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范围之内。
为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。
2）为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线（220V或DC12V）、视频线、信号线和云台控制线。
3）摄像机的电源一般使用AC220V或DC12V。
摄像机由直流变压器供电的，单相电源避雷器应串联或并联在直流变压器前端。
4）信号线传输距离长，耐压水平低，极易感应雷电流而损坏设备，为了将雷电流从信号传输线传导入地，信号过电压保护器须快速响应，在设计信号传输线的保护时必须考虑信号的传输速率、信号电平，启动电压以及雷电通量等参数。
5）室外的前端设备应有良好的接地，接地电阻小于4Ω，高土壤电阻率地区可放宽至<10Ω。
第7章 防汛专网组建设计
防汛前端各子系统设备对传输带宽的要求各不相同，其中视频监控系统在
D1码流（DVD高清画质）下，要求传输带宽为1.6M；模拟量采集系统要求传输带宽为≤10K。
系统整合后，除去网络传输协议开销，要求单点总带宽
≥2M。
防汛专网为行业专用网络，与互联网做隔离，以期达到传输数据的安全性。
各级指挥中心、网络中继基站与防汛专网的接入链路建议选配为100M链路，以备日后的系统扩展。
防汛前端编码器、数据采集器支持标准的TCP/IP、UDP、MULTICAST
等网络通讯标准和协议，具有灵活的兼容性与可扩展性。
第8章 防汛指挥中心设计
防汛指挥中心部分包括：
数据交换、视频管理、图形显示、水位监测、系统安全、远程访问等几个部分。
具体各部分工作分工如下：
数据交换
利用监控指挥中心的核心汇聚交换机，对来源于各“防汛前端”、“分控中心”、“互联网”、“总控中心各硬件设备”的数据包进行路由转发与数据交换。
视频管理
采用视频管理服务器，对管理员定制的视频监控任务进行分发与处理。
同时也可对视频监控数据进行录像存储、查询与回放。
具体到录像存储方面，该系统配置的视频管理服务器可针对10处防汛点，以D1码流（DVD高清画质）
进行十天的监控录像存储。
视频显示
采用图形工作站，对来源于各防汛前端的数字视频数据进行软解码，解码还原后的视频信号可通过屏显系统（如：
DLP大屏）进行图像显示。
水位监测
采用水位监测工作站，进行水位采集显示与雨量遥测显示。
1）针对水位采集显示：
在工作站中安装水位采集软件，工作站对前端水位采集系统传回的数字水位数据进行集中处理与显示。
其显示信号也可通过屏显系统（如：
DLP大屏）进行图形显示。
2）针对雨量遥测显示：
工作站以WEB页面的方式进行软件操作与数据
浏览。
其显示信号也可通过屏显系统（如：
DLP大屏）进行图形显示。
系统安全
针对防汛系统安全，可分为“硬件安全防护设计”与“软件安全防护设计”。
具体二者的描述如下：
1）硬件安全防护设计：
将监控指挥中心的防火墙配置在核心交换机的
“互联网出口处”，其作用一是：
对内网用户（工作站）做地址翻译
（静态NAT或动态NAT），为其提供互联网访问（或逆向访问）服务；二是：
对流经的数据包进行过滤与筛选，根据定制的路由访问出口
及路由筛选策略实现监控座席与工作站的安全数据访问。
同时也可通过定制的端口封堵列表对内网的上网PC进行一定程度的病毒过滤，以最大程度的保护服务器集群的安全。
2）软件安全防护设计：
在服务器群中安装网络版防病毒软件，在内网座席中安装防病毒客户端。
安装有网络版软件的服务器会即时的从互联网进行升级操作，然后根据自身定制的访问服务机制对安装有客户端的PC进行升级操作；另外也可在服务器端对客户端进行强制性的定制升级操作。
远程访问
针对领导或网管人员，可利用便携式电脑，在任何可访问互联网的地点
（如：
办公室、家庭、出差），通过VPN远程拨号的方式，进入“防汛专网”。
通过远程专网拨入，可实现对防汛数据的远程实时查看。
第9章 主要设备介绍及说明
视频编码器
采用ADI DSP处理器实现音、视频压缩编码，图像编码符合MPEG4标准，实现低码率下的高质量图像的传输，支持标准网络协议，适合各种网络环
境，配合iDVR软件可组成基于IP的适合各种行业需的网络视频管理系统。
性能参数
视频
输入
1路视频输入,1Vpp-75欧姆（NTSC/PAL）
连接口
BNC阴性
压缩
基于MPEG4
分辨率
QCIF、CIF、2C
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