污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

污染源与环境质量可视化在线监测系统

解决方案

污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

目录

第一章背景及需求.....................................1

11应用背景.......................................1

1.2业务现状........................................4

13需求分析........................................5

14总体目标........................................8

第二章系统总体思路....................................9

21设计思想.......................................9

2.2设计原则......................................10

23设计依据......................................12

24设计思路......................................14

第三章系统总体设计...................................15

3.1总体架构......................................15

3.1.1系统拓扑..................................15

3.12系统组成..................................16

32系统功能......................................17

3.2.1基础功能...................................17

3.22扩展功能...................................19

3.3系统特点.......................................20

3.3.1地空立体化监管.............................20

3.32星光级摄像技术.............................21

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3.3.3H.265编码技术..............................23

3.3.4智能视频分析技术...........................25

第四章前端感知系统..................................31

4.1工业污染监控..................................31

4.1.1企业污水排放监测...........................31

412企业烟气排放监测...........................35

4.1.3高空瞭望监测系统...........................39

4.1.4无人机监控系统.............................47

4.2城市环境监测...................................53

4.2.1噪音扬尘监控子系统.........................53

422河道监控子系统.............................57

4.2.3水源地监控子系统...........................59

第五章传输网络......................................61

5.1传输方式.......................................61

5.1.1有线传输...................................61

5.1.23G/4G无线传输.............................62

5.1.3VPN虚拟专网................................62

52传输网络系统建设要求..........................64

5.2.1信息传输延迟时间...........................64

522网络传输质量...............................64

第六章监控中心建设..................................65

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6.1监控中心组成..................................65

6.2显示控制子系统.................................68

63存储子系统....................................76

6.3.1NVR存储...................................76

6.3.2CVR存储....................................77

633存储配置....................................79

第七章监测数据管理平台..............................80

7.1系统概述......................................80

7.2污染源监测信息接入............................80

73修约功能......................................80

74站点信息管理...................................80

7.5超标企业短信通知..............................81

76视频集成功能...................................81

7.7运维管理功能...................................82

78环境质量管理功能..............................83

第八章视频管理平台...................................85

8.19800平台概述..................................85

82平台组件构成..................................87

8.3平台功能.......................................88

8.3.1XX业务集成平台.............................88

8.32视频应用子系统.............................88

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8.33视频网管子系统.............................106

8.3.4地图应用子系统.............................108

8.35应用业务子系统.............................111

8.4平台性能......................................115

85平台特点.......................................116

8.51平台技术特点...............................116

8.5.2功能特点....................................123

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第一章背景及需求

1.1应用背景

近些年，随着我国社会工业化、城镇化的不断推进，生态环境不

断恶化，环境问题已经成为全社会高度关注的发展问题。党和国家对

此高度重视，在党十八大报告上强调要把生态文明建设放在突出地位，

单篇论述"生态文明",把生态文明建设提升到与经济建设、政治建

设、文化建设、社会建设五位一体的战略高度，将建设社会主义生态

文明的内容写入党章，并首次提出美丽中国建设。这不仅仅是理念上

的进步，而且对于中国未来的发展，将会产生深远而重大的影响。

环境保护和生态文明建设是实现中国梦的题中应有之义，是中国

梦的重要组成部分。环境保护和生态文明建设不仅是政府和环保等相

关部门的使命，更是企业和公众的责任。企业参与共治最主要的方式，

就是严格守法。企业守法需要自律也需要他律，需要环境执法监管的

引导。环境执法监管的目的不是为了关停企业，而是为了教育引导企

业守法。处罚是手段，教育才是目的。

环保部为落实《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意

见》发布《“互联网+”绿色生态三年行动实施方案》,要求大力发展

智慧环保：利用智能检测设备和移动互联网，完善污染物排放在线监

测系统，增加检测污染物种类，扩大监测范围，形成全天候，多层次

的智能多源感知体系。

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长期以来，对于环境污染的监督管理、环保执法都缺乏有效的监

督手段，超标排放和偷排现象时有发生，环境监察工作任务重、难度

大。污染源监测信息采集与监控是环境治理的一项重要的基础工作，

也是目前采用的主要手段。近些年来，环境污染源监测工作得到了飞

速发展，但基于环保部门及企业自身因素等多方面原因，环境治理发

展水平不一，主要表现为：

1)部分企业仍然依靠落后的人工检测手段，进行不连续的、随

机性强的手工检测作业，不仅工作强度大、自动化程度低、数据完备

性差，而且数据利用率低、不能很好地反映实际工况，因此对于环境

监察作用甚微；

2)部分企业已经安装了传感器、二次仪表、黑匣子等污染物监

测设备，但有些设备仅提供了现场显示、查询或打印功能，设备运行，

必须专人长期值守，因此在实际中没有太大的实用性；

3)部分企业污染物监测设备自动化程度较高，同时具备存储及

打印功能，但不具备数据自动传输能力，或者未能发挥作用，数据仅

仅局限于企业自身使用，共享能力差，上级环境监察部门不能及时掌

握监测数据，时效性差，因此也不能很好地满足环境监察工作的需要；

4)偷排漏排现象时有发生，个别企业社会责任心不足，只考虑

己方的经济不顾对周边生活环境的影响，采取隐蔽方式偷排漏排未经

处理的工业废水废气。此种行为理应禁止，急需环保部门加强监控力

度，防止偷排漏排现象发生。

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XXXX根据环保行业视频监控和数据监测的特点，开发了一套污

染源与环境质量可视化在线监测系统，该系统整合了互联网技术、视

频压缩技术、物联网传感技术、无线网络技术、计算机处理技术等，

该系统可实现环保局环境监控中心的建设，通过视频监控系统和传感

器数据采集相结合的方式实现城市环境质量和重点污染源可视化在

线监测。

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1.2业务现状

现阶段各大部分城市对污染源和城市排污河渠的水质监测大部

分已实现自动化监测，一般都是每隔几分钟从污水排放口采样，通过

采集设备进行分析，再用DTU将数据以无线网络发送到数据中心。其

中存在的主要问题是不直观，甚至通过某些手段使设备"空运行",

为不法企业的偷排提供了可乘之机。

目前，环保部门提出需求，希望能将多种仪器整合起来，能将采

集数据和视频监控画面结合起来，将采集的数据与视频画面叠加起来，

这样能对排污口的情况有直观而方便的检查。

通常环保局会在在排污口监测站安装多种数据采集仪器，主要有

污染源在线监测仪器：同步连续监测污染物排放的总量监测要求

浓度与流量。

流量计：用来规范测量污水排放口的排放流量。

自动采样器：用于污染源排放口流量比例和时间比例两种方式的

在线自动采样。

在线监测仪器：用于工业污染源或污水排放口的在线测分析仪器。

监测主要项目有：COD、TOC、UV、NH4+-N、NO3-N、氰化物、挥

发酚、矿物油、pH等。

环境水质自动监测仪器：用于在线自动监测水质，水质自动监测

项目分为水质常规五参数和其它项目。

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1.3需求分析

根据部署地点以及功能的不同，分为污染源监控和环境质量监控

两个部分。污染源监控主要是对生产运行中产生的废水、废气、固体

废弃物的处理及排放进行监控，一般由视频监控系统、环境监测系统、

门禁等组成。城市环境监控主要是对市区及周边与大众工作生活息息

相关的噪音、扬尘、河道等进行监控，一般由视频监控系统、环境监

测系统等组成。

1)污染源监控

在当今社会经济大发展时代，工业的发展给人类带来了极大的经

济效应及生活改善，但同时也给社会带来的诸多的负面影响，大气污

染和水污染就是其中重要的两个。它也是困扰我国可持续发展最突出

的环境问题之一，不仅给国民经济带来巨大的损失，同时也给人们的

生活带来了严重的危害。工业废弃中所含有的大量污染物是造成我国

环境污染的重要原因。

企业存在偷排漏排行为，并且污染源在线监测数据没有作为执法

依据，对环保局及时、有效定位污染源以及环保执法监管工作带来极

大困难。为了解决该问题，环保局要求系统能快速有效定位污染源，

方便环保局对违规企业进行环保执法和监管。通过部署高空瞭望、可

视化监控、超标留样设施、环境综合执法监察管理系统，完善在线监

测数据作为执法依据的相关政策法规，提升环保污染源监管能力。

因此对污染物来源(工厂)的监控，就成为了环境保护工作的重

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中之重，具体监控需求如下：

对工厂污水排放进行视频监控，要求能够清晰的观察到厂区

内工业废水的排放过程，尤其是排污口和污水检测采样点，要

求能实时观察到污水的水质颜色及取水采样过程，并且要做

到全天24小时不间断监控，防止偷排的现象发生；

对采样监测站内进行监控，能对进出监测站的人员进行记录，

防止无关人员进入破坏设备，篡改数据；

>对工厂废气的排放进行监控，要求能够通过肉眼分辨出烟囱

排出气体的颜色；

对部分企业的周边及污染处理过程进行监控，确保企业正常

处理污染物，且不存在偷排漏排行为；

具备录像存储能力，24小时录像存储，存储时间达30天以上，

满足事后查证需要；

摄像机在重要目标设置预置位，当发生重大污染事件时，可快

速调整摄像机对其进行视频采集。

2)城市环境监控

随着大众的生活不断改善，对周边的环境质量要求也越来越高。

在国家提出的可持续发展战略的指导下，各地对环境质量的监测也日

渐加强，但是目前大部分的监测系统仅仅实现了数据监测的功能，比

如噪声、扬尘等，缺少一个能够直观地观测污染情况的手段，具体监

控需求如下：

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对市区的主要的噪声产生源如建筑工地、KTV、餐馆等地进行

24小时噪音监控，配合视频实时采集现场声音及图像；

对市区主要的扬尘污染源如建筑工地等地进行24小时扬尘监

控，配合视频监控实时采集现场图像；

对城镇河道等水体的颜色、漂浮物、富营养化污染等进行图像

方面的监控；

对饮水源地进行环境保护监控，预防水质污染及人为投毒行

为；

室外环境复杂，天气多变，需重点考虑监控设备的防尘、防水

以及防腐蚀的保护。

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1.4总体目标

本方案为满足环保部门对工业污染源控制、环境质量监测的管理

需求，针对性地设计了污染源与环境质量可视化在线监测系统。它采

用国际国内领先的先进技术，充分考虑环保部门对于环境监控和集中

管理的应用需求，提供全方位、科学的综合监控系统解决方案，能够

对突发事件快速做出响应和处置，有效对污染事件进行防范，降低和

控制意外事故发生的风险。

整个系统的建设是利用物联网技术、数据通讯技术、网络技术、

视音频压缩处理技术、数据库技术、存储技术、系统工程、管理技术

等高科技手段，建立全方位发挥作用的安全、可信、实时、高效的数

字化、信息化的环境保护管理、监控体系，实现智能监控、集中管理。

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第二章系统总体思路

2.1设计思想

按照习近平总书记“山水林田湖是一个生命共同体”的系统观，

遵循生态系统的整体性、系统性及其内在规律，进行整体保护、系统

修复、综合治理，统筹好部分与全局、个体与群体、当前与长远之间

关系，实现环保理念认识的系统化、管理思路的系统化、手段措施的

系统化。强化科技支撑，以科学事实、科研数据、科技成果为依据，

提高决策科学化水平。加强多污染物协同控制，推动形成改善环境质

量的整体效果。建立布局合理、覆盖全面的环境质量监测网络，并根

据形势变化及时调整网络设置。

利用智能检测设备和移动互联网，完善污染物排放在线监测系统，

增加检测污染物种类，扩大监测范围，形成全天候、多维度、地空立

体化的智能多源感知体系，提升环保局对污染源与环境质量的监管能

力。

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2.2设计原则

对相关生产企业实现24小时对排污企业排放情况进行连续监控，

实现监管业务办公自动化，大大提高环境监管能力，威慑企业的环境

违法活动，规范企业的环境行为。目前国家环保总局《关于开展排放

口规范化整治工作的通知》《国家环保总局环发[1999]24号》、《关于推

广使用污染源自动监控软件》中心版的通知《国家环保总局环监发

[1999]220号》的文件要求，结合用户污水的实际排放情况进行构建具

有全过程监控、可视化智慧处理、业务系统协同三个特征的智慧环保

系统。整个系统的建设将遵循以下原则：

1)安全可靠

在系统设计、设备选型、调试、安装等环节都应严格执行国家、

行业的相关标准及公安部门有关安全技术防范的要求，贯彻质量条例，

保证系统的可靠性。系统中的设备采用高质量产品，保证系统的正常

工作，提供优质的图像质量。防止设备在运行中出现正常值以上的故

障率。环保系统的程序或文件要有能力阻止未授权的使用、访问、篡

改，或者毁坏的安全防卫级别，硬件设备具有防破坏报警的安全性功

能。

2)先进友好

系统设计方案应采用较为先进的硬件设备，能够使用户友好的自

动化使用；使系统能集成化，保障各部分的有机结合，高效率动作。

系统中所采用的设备应代表现阶段的主流产品，确保方案所涉及的内

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容具有长期的时效性。

3)开放性

系统是一个相对开放的系统，系统应有较大的扩充余地。

选择开放性的硬件平台，具有多种通讯方式，为实现各种设备之

问的互联、集成奠定良好的基础。选择标准化和模块化的部件，具有

很大的灵活性和容量扩展性。

系统应在初步设计时，就考虑未来良好的发展性，以降低未来发

展的成本，使系统具有良好的可持续发展性。系统中的硬件设计在满

足现有应用需求的基础上，一方面要保护在监控系统方面的己有投资，

另一方面又要有一定的预留，使该系统能随着实际使用情况的变化，

进行扩充以满足更多的需求。数字技术的应用需具备持续而强有力的

软件跟踪开发能力，可以不断完善视频监控系统。

4)经济实用

在满足安全防范级别的要求前提下，在确保系统稳定可靠。性能

良好的基础上，在考虑系统的先进性的同时，按需选择系统和设备，

做到合理、实用、降低成本，从而达到极高的性能价格比，降低安全

管理的运营成本。

系统真正起到实时监控、事后取证的目的。系统操作简单，管理

人员在控制台即可完成大部分监视工作，而设备操作也要求简便、灵

活而可靠。系统能实现视频数字化、应用多媒体化、管理智能化的功

能。

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2.3设计依据

1)安防视频监控系统设计方面：

>《中华人民共和国公安部行业标准》(GA70-94)

>《视频安防监控系统技术要求》(GA/T367-2001)

>《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198-94)

>《工业电视系统工程设计规范》(GBJ115-87)

>《建筑及建筑群综合布线工程设计规范》(GB/T50311-2000)

>《电线电缆识别标志方法》(GB/T6995)

>《报警图像信号有线传输装置》(GB/T16677-1996)

2)视频监控图像质量方面：

>《电视视频通道测试方法》(GB3659-83)

>《彩色电视图像质量主观评价方法》(GB7401-1987)

3)视频系统网络设计方面：

>《信息技术开放系统互连网络层安全协议》(GB/T17963)

>《计算机信息系统安全》(GA216.1-1999)

>《计算机软件开发规范》(GB8566-88)

4)视频系统工程建设方面：

>《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2000)

>《入侵报警工程程序与要求》(GA/T75-94)

>《电子计算机机房设计规范》(GB50174-93)

《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)

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>《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)

>《入侵报警子系统雷电浪涌防护技术要求》(GA/T670-2006)

>《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)

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2.4设计思路

污染源与环境质量可视化在线监测系统是集硬件、软件、网络于

一体的大型联网监控系统，以iVMS-9850及iVMS-9800平台软件为核

心，实现多级联网及跨区域监控，在监控中心即可对前端系统集中监

控、统一管理。

在系统设计过程中，除符合环境保护相关规范以外，还将适当技

术创新。污染源与环境质量可视化在线监测系统，将采用以下技术路

线：

1)高清视频监控：全面接入720P及以上高清摄像机，提升视频质

量和安防水平，满足细节监控(脸部特征)需求，支持高清录

像存储；

2)全天候监控：部分区域需进行24小时全天候监控，采用星光级

或者红外摄像机；

3)立体化监管模式：从定点监控、高空瞭望、空中巡视等三个维

度加强环保局对固定污染源、隐蔽污染源的监管能力；

4)升级现有数据监测平台，将已建数采仪通过环保212协议接入

到iVMS-9850平台，进行统一管理并展示。

5)其他系统的融合：实现视频监控、数据采集、门禁等子系统的

集成，各子系统根据预案进行联动。

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第三章系统总体设计

3.1总体架构

根据环保部门的组织架构，污染源与环境质量可视化在线监测系

统为分层及分区分布，污染源与环境质量可视化在线监测系统主要由

前端系统和监控平台构成，承载于环保综合数据监测专网，组成一个

完整的多级联网系统。

3.1.1系统拓扑

环保监控中心

9800现用督提聚务器群

2图注：

情号训

视局综合平白

防火塘

运些弃

借号基站

污染源与环境质量在线监测系统架构图

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312系统组成

污染源与环境质量可视化在线监测系统由前端系统、传输网络、

监控平台这三个相互衔接、缺一不可的部分组成。

1)前端系统

前端系统对被监控区域的视频监控、环境监测、门禁等系统进行

了整合，主要负责对被监控区域现场视音频、环境量、报警信息等信

息进行采集、编码、存储及上传，并通过客户端平台预置的规则进行

自动化联动。

2)传输网络

污染源与环境质量可视化在线监测系统承载于环保综合数据监

测专网，用于前端与平台、平台之间的通信。前端系统的视音频、环

境量、报警信息可上传至监控中心。通过网络安全隔离装置(如防火

墙)并经过身份认证后，在运营商的电信网络，领导及专家也可随时

随地在手持终端呈现。

3)监控平台

监控平台可管理地区下属区域前端所有设备，接收由所辖区域上

报的环境、告警等信息，满足地市级监控中心用户视频、环境信息查

看、设备控制的需求，同时也提供相关的视频、环境等信息给省级监

控中心。

软件平台由污染源与环境质量在线监测系统(iVMS-9850)+视

频综合管理平台(iVMS-9800)两套软件组成。9800负责所有视频统

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

一管理，9850可通过环保212协议接入现有数采仪传输过来的监测数

据并进行分析展示，也可调用9800的实时视频图像。

3.2系统功能

3.2.1基础功能

1)实时监控

采用XXXX的高品质摄像机，具有防尘、防水等功能特性。实时获

得监控区域内清晰的监控图像，各种型号系统的摄像机可以满足不同

区域监控点的监控需求，实现24小时不间断监控。并且可以对带云台

设备进行云台操作，对视角、方位、焦距的调整，实现全方位、多视

角、无盲区、全天候式监控。

2)录像存储

本系统支持前端存储和中心存储两种模式，前端的视音频信号接

入视频处理单元存储数据，达到前端存储的需要，以供事后调查取证；

也可部署存储服务器和存储设备，适合大容量多通道并发的中心存储

需求。

3)语音功能

通过监听功能，巡检人员可直接清楚现场情况；通过语音对讲，

上级管理部门能够和前端现场人员进行沟通。

4)处置预案

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

通过视频监控系统和其他辅助系统的关联，能够提供丰富的视频

预案：客户端联动、电视墙联动、报警录像等。有助于相关部门第一

时间发现事故点，迅速做出反应，把事故损失控制到最小范围。

除了视频预案，系统还支持其他处置预案，比如：当现场某个环

境量指标超限时，能够联动摄像机调用预置位，平台自动弹出对应区

域的图像信息，同时可以联动发送短信到相关人员手机上。

5)巡检预案

系统支持可视化巡检预案，按人工巡检的路线，把监控区域多个

监控点的多个预置位添加进预案，一旦发现问题可截图并标注问题，

及时通知相关部门。相较于人工巡检、手工纸质记录的传统巡检方式，

该预案可大大提高巡检质量及到位率。

6)远程维护

通过平台软件能够对前端设备进行校时、重新启动、修改参数、

软件升级、远程维护等功能。设备提供远程访问功能，运维人员不必

到达设备现场，就可修改设备的各项参数，提高的设备维护效率。

7)系统管理

通过平台软件能够进行全方位管理，提供中心管理、Web服务、

认证授权、日志管理、资产管理、地图管理、流媒体服务、云台代理、

存储管理、文件备份、设备代理、移动服务、报警管理、电视墙代理、

网管服务等系统服务，提高整套系统的工作效率。

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322扩展功能

1)业务互动

系统可对环境监测数据和监控区域的画面做—一对应，并实现监

测数据和视频画面的叠加，通过叠加之后，能够更加直观的查看视频

和环境监测数据。

2)行为分析

部分重点监控区域是禁止不相关人员进入的，如果有非法人员进

入禁区，应该视为紧急事件，通过行为分析和智能跟踪的方式，对现

场划分区域，实现安全防范监控；本系统中能够对穿越警戒面、区域

入侵、进入区域、离开区域等多种行为进行识别和触发报警。

3)移动服务

通过手持终端(手机、平板等)能够随时随地远程监控，实现预

览、云台控制，为应急指挥、巡视检修提供便捷的技术保障。

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3.3系统特点

3.3.1地空立体化监管

传统的定点环境监测方式，具有一定的局限性和片面性，不能做

环境整理监控，在环境监测、应急、监察执法过程中，经常受到地形、

环境、交通等不利因素限制。XXXX污染源与环境质量可视化在线监测

系统通过多方位的前端布局，实现对工业污染源、生态环境、环境监

测、环境应急等场景的实时、准确、全面的信息采集，构建全天候、

立体化、多维度的智慧环保感知系统，使得感知监测更透彻，资源整

合更全面，智能应用更深入。

同一平台管理：三个维度采集到的环境图像数据均可接入到

同一个管理平台中，利于构建立体化、多层次的图像数据库。

空中巡视，超距监控：空中巡视采用XX高性能的雄鹰系列无人

机，视域广，可灵活移动，借助三轴云台摄像机，支持30倍光

学变焦，12倍数字变焦，超距离监测地表水环境质量状况，提

供水质富营养化、水华、水体透明度、悬浮物、排污口污染状

况等信息，让污染源无所遁形。

高空瞭望，把空全局：高倍率云台摄像机设置在城镇较高处，

以“站得高，望得远”方式，对城镇环境做全局监控，既兼顾

大场面，又可实现具体目标特写拍摄，可满足从1KM到5KM的

城镇监控需求，利于环保部门及早发现污染源头。

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

定点监控，多维采集：定点监控采用星光级高清摄像机或热成

像摄像机，满足在低照度情况下，实现对国控、省控及市控污

染源的排污口、生产过程等重要部位做全天候实时监控，且从

普通光、热能及数据等多维度分析污染情况。

3.3.2星光级摄像技术

黑夜一直以来都是监控摄像的软肋。在黑幕的掩饰下，时常发生

些违法犯罪行为，而传统的视频监控却显得有些力不从心，画面模糊

不清，举证不利，达不到监控的效果。星光级低照度摄像机的应运而

生的的确确攻克了这一难题，所谓术业有专攻，超低照度摄像机凭借

着在低光条件下甚至在黑夜里都能取得很优秀的监控效果。

本方案为保证排污口，烟囱等重要点位做到24小时全天候监控，

采用星光级摄像机。星光级摄像机置于暗室当中模拟低照度环境，并

对准照度计以及布娃娃，随着降低室内白炽灯亮度，观察画面，当照

度值为4Lux时，画面通透无噪声；降低照度至3Lux左右，此时有轻微噪

声出现；继续降低照度至1.28Lux,噪声明显，但整体画面依旧良好，

此时开启专家级降噪模式，瞬间噪声全无，画面平滑干净。当照度值

降至0.5Lux左右，切换成黑白模式，此时并未出现虚焦、过曝等不良

迹象；最后降至0.01Lux时，图像依旧呈现清晰，画面噪声极少且干净，

效果相当优异。效果如下所示：

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

切换前，当前照度为1.38Lux

切换后，当前照度为0.62Lux

照度值0.01Lux

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3.33H.265编码技术

H.265标准全称为高效视频编码(HighEfficiencyVideoCoding),

也即HEVC,相较于之前的H.264标准有了相当大的改善。

曾几何时，H.264因其可以得到比其他编码标准更高的视频质量

和更低的码率，而得到了人们的认可，被广泛应用于网络流媒体数据、

各种高清晰度电视广播以及卫星电视广播等领域。可如今更高清发展

愈演强烈，H.264遇到了瓶颈：对高清视频的压缩效率明显降低；其

次，H.264算法宏块个数的爆发式增长，会导致宏块级参数信息占用

更多码流资源，在有限带宽中，分配给真正描述图像内容的残差系数

信息的可用带宽明显减少了；再有，由于分辨率的提高，运动矢量幅

值的大幅增加，H.264中用来对运动矢量进行预测以及编码的压缩率

也将逐渐降低。

反复的比较测试已经表明，在相同的图象质量下，相比于H.264,

通过H.265编码的视频码流大小比H.264减少大约39-44%。由于质量控

制的测定方法不同，这个数据也会有相应的变化。以目前主流的分辨

率为例，H.265在1080p分辨率下相比H.264码率降低40%~50%,在720p

下相比降低30%~40%,这也就意味着，1080p全实时只需要1.5~2M左

右的码率。

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

Kimono1,1920x1080,24Hz

YUV

-

FSN

R

[dB

]

bil-rate[kbit/s]

1080P各个编码器编码性能比较

PeopleOnStreetTralfic

adlANSP

PSN

R

lda

bitrate[Mbps]birate[Mbps]

4K分辨率H.265与H.264编码器编码性能比较

由此看来，无论在功能还是性能上，H.265都几乎对H.264有着全

面性的进步，是针对当前视频压缩标准的全面超越，这也使得H.265

无可争议的成为了当下“最强”视频压缩技术。

作为新一代的视频压缩标准，H.265最明显的特点是：压缩性能

相比当前视频压缩标准H.264提升了一倍。当然，H.265的好处远不止

4K更高清监控这么简单，举个例子，在平安城市中炙手可热的1080p

全高清布控，H.264标准下1080p需要4M以上的码率来保证图像质量，

若采用H.265视频压缩标准，则1080p仅需1~2M左右码流，而整个存

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

储池就可以缩减为原来的一半，或者可以布控比原来多1倍以上的高

清点位，又或者可以延长一倍以上的存储时间。

由于H.265标准是在H.264标准的基础之上逐步发展起来的，可向

下兼容H.264,结合H.264在视频应用领域的主流地位可以预测出

H.265标准在未来具有广大的发展前景。

3.3.4智能视频分析技术

高清化、智能化是视频监控发展的必然趋势，智能视频分析技术

的出现正是这一趋势的直接体现。早期的视频移动探测技术(VMD)

并不是真正意义上的智能视频分析技术，仅仅具备移动探测功能，在

目标跟踪、分类、识别等方面功能较弱，还会产生大量误报。由于VMD

技术的缺陷，就产生了基于背景建模和目标追踪技术的智能视频分析

(IVS)技术，这里的IVS技术是个泛指以示与VMD技术的区别。

如果把摄像机比喻成的眼睛，而智能视频系统则可以看作人的大

脑。智能视频监控系统能够识别不同的物体，发现监控画面中的异常

情况，并能够以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息，提高报

警处理的及时性，从而能够更加有效的协助工作人员预先发现危机，

并最大限度的降低误报和漏报现象。

智能视频监控系统，与传统的监控系统相比，具有更优的有效性

和持久性。由于监控点位多、视频信息量大、无效视频信息多，通过

智能视频分析过滤功能可减少无用视频信息，将大量无用信息过滤在

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

前端，制定分析策略后将有价值的视频信息提取并存放到上级平台，

能够有效降低工作人员的监控压力。

随着智能视频分析技术的发展，XXXX根据客户需求推出了各类

智能产品，支持多种模式的场景分析，主要功能如下表所示：

智能视频分析功能表

穿越警戒面检测

功能描述：自动检测运动目标穿越

警戒面的行为，适合于周界防范的

应用。

功能特点：

警戒面、布防时间由用户自由设

定。

支持单向或双向跨越警戒面检测。

可检测预设尺寸范围的目标。

进入区域检测

功能描述：当有目标进入警戒区域

时立即报警，适合于周界防范的应

用。

功能特点：

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

警戒区域、布防时间可由用户自由

设定。

支持检测多目标进入区域。

可检测预设尺寸范围的目标。

离开区域检测

功能描述：当有目标离开警戒区域

时立即报警，适合于周界防范的应

用。

功能特点：

警戒区域、布防时间可由用户自由

设定。

支持检测多目标离开区域。

可检测预设尺寸范围的目标。

区域入侵检测

功能描述：检测在警戒区域内是否

有目标入侵，适合于周界防范的应

用。

功能特点：

警戒区域、布防时间、入侵持续时

间可由用户自由设定。

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

支持检测多目标入侵检测。

可检测预设尺寸范围的目标。

徘徊检测

功能描述：检测是否有目标在警戒

区域内滞留超过设定时间。

功能特点：

警戒区域、布防时间、徘徊持续时

间可由用户自由设定。

支持检测多目标徘徊检测。

可检测预设尺寸范围的目标。

物品遗留检测

功能描述：检测警戒区域是否出现

遗留物体。

功能特点：

警戒区域、布防时间、遗留时间可

由用户自由设定

支持检测多目标遗留检测。

可检测预设尺寸范围的物品。

物品拿取检测

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

功能描述：检测警戒区域是否有物

品被拿取或被搬移。

功能特点：

警戒区域、布防时间、保全时间可

由用户自由设定

支持检测多目标徘徊检测。

可检测预设尺寸范围的物品。

人员聚集检测

功能描述：检测在警戒区域内的人

员密度是否大于阈值。

功能特点：

警戒区域、布防时间、聚集时间、

人员聚集密度可由用户自由设定。

可检测预设尺寸范围的目标。

快速移动检测

功能描述：检测是否有目标在警戒

区域内的行动速度大于阈值。

功能特点：

警戒区域、布防时间、快速移动速

度、可由用户自由设定。

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

可检测预设尺寸范围的目标。

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

第四章前端感知系统

4.1工业污染监控

工业污染是环保监测的重中之重，如不加以有效监控，将对周边

环境产生极大地影响，不仅可以损害经济，甚至有时威胁人民群众的

人身安全。工业污染监测按污染的性质分为企业污水排放监测及企业

烟气排放监测，高空瞭望系统负责对城市烟气排放进行整体监控。

4.1.1企业污水排放监测

视频监控系统负责对工厂主要污染物排放口等重要地点进行全

天候的视频监视，满足环保部门对工厂排污实时监控的要求。除了常

规视频监控外，本方案还采用智能视频分析，以此提高系统的实用价

值。

监控点部署

工厂在生产活动中会排出大量的废水和废液，其中含有随水流失

的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物，

是造成环境污染，特别是水污染的重要原因。国家对于工业废水的排

放有极其严格的标准，但是在实施过程中总会有某些不法企业试图通

过偷排的方式来躲避监管，因此对企业废水排放的监控就显得尤为重

要。

环保部门一般在企业都设有污水监测站，负责对企业排出的废水

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

进行检测，取得各种污染物的含量指标，确保企业排出的工业废水达

到规定的标准。但是这种方式获得的仅仅是数据的信息，缺少一种直

观的方式来对废水的情况进行观察了解，并且监测站大都采用的是自

动取样检测的无人运行方式，为了避免偷排的情况发生，需要部署一

套视频监控系统作为监测系统的完善和补充。

企业污水NVR

排放监测

RS485动环仪星光级网

络球机

高清红外

半球机

取样排污管

污水监测站数采仪

排污渠

本方案在排污管和取样口附近推荐部署星光级摄像机，确保24小

时实时全面地观察到污水排放到取样的整个过程，杜绝了企业弄虚作

假的可能。高清摄像机的运用，使得管理人员能够通过监控画面清晰

地观察到污水的颜色等信息，而不仅仅依赖于检测的数据。同时能够

把环保业务系统的实时检测数据和监控图像进行叠加，在一个画面就

能获得图像和数据的全方位信息。

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

污水监测站多是采用无人值守的方式，为了防止站内的检测仪器

遭受人为破坏和偷盗，以及防止企业人员进去篡改数据，建议站房部

署红外半球型摄像机。监测站只允许拥有权限的人进入，并且对所有

进出人员进行记录，并录像保存，便于日后查询。当有人入侵时，联

动摄像机自动进行拍摄录像。

摄像机选型

前端摄像机的监控范围大小、视频采集质量将影响整个视频监控

系统的质量，应结合工厂内实际环境选择合适的产品和技术方法，保

障视频监控的效果，我们在选择摄像机时可参考以下原则：

排污口和取样口建议采用星光级高清智能球机，利用球机监

控范围广的特点，对整条排污渠实施监控，杜绝污水的偷排现

象。

在酸碱度较高的环境下，则选用抗腐蚀摄像机。

污水监测站室内建议采用红外半球型摄像机，由于室内光线

较差，红外功能能够保证摄像机24小时的全天录像。

监控点配套

1)支架安装

摄像机应根据所需监控的范围、角度、场景以及现场条件来选择

安装方法。

支架安装应按以下原则：

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

工厂内可能有高温、高压或者高腐蚀性设备，安装时首先应考

虑与这些设备的安全距离。

摄像机支架的选择必须满足荷重要求，同时具备防锈防腐功

能。

安装应牢固，不得歪斜，制作要美观。

不具备条件可利用原有水泥杆配套U型抱箍安装摄像机。

2)补光灯

对于采光条件比较差的场所，以及夜晚低照度环境下的监控需要，

为了保障监控质量，需要在监控点配置补光灯，在监控现场环境及设

备时开启周围的灯光。通过平台软件，可在平台控制现场任意灯光。

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

4.1.2企业烟气排放监测

大气污染是我国目前最突出的环境问题之一。工业废气是大气污

染物的重要来源。大量工业废气排入大气，必然使大气环境质量下降，

给人体健康带来严重危害，给国民经济造成巨大损失。

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

NVR

企业烟气

排放监测

动环仪

探头高清红外

网络枪机半球机

烟

图

数采仪烟气监测站

工厂废气大多通过烟囱排放，建议在厂区内高处部署星光级网络

摄像机，覆盖厂区范围内的烟囱，配合烟气排放连续监测系统CEMS

(ContinuousEmissionMonitoringSystem)系统进行全方位的烟气

排放监控。当CEMS检测到污染物超标时，管理人员可调整云台至预

置位，配合现场摄像头拍摄的监控视频，获得实时的现场全方位高清

图像，有助于了解事件的全貌。同时也能够把环保业务系统的实时检

测数据和监控图像进行叠加，在一个画面就能获得图像和数据的全方

位信息。

为了防止烟气监测站内的检测仪器遭受人为破坏和偷盗，以及防

止企业人员进去篡改数据，建议在站房内部署红外半球型摄像机。监

测站只允许拥有权限的人进入，并且对所有进出人员进行记录，并录

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

像保存，便于日后查询。当有人入侵时，联动摄像机自动进行拍摄录

像。

摄像机选型

前端摄像机的监控范围大小、视频采集质量将影响整个视频监控

系统的质量，应结合工厂内实际环境选择合适的产品和技术方法，保

障视频监控的效果，我们在选择摄像机时可参考以下原则：

烟囱排气口建议采用星光级高清智能球机，利用球机监控范

围广的特点，对烟囱排烟实施监控，杜绝污水的偷排现象。

污水监测站室内建议采用红外半球型摄像机，由于室内光线

较差，红外功能能够保证摄像机24小时的全天录像。

监控点配套

1)支架安装

摄像机应根据所需监控的范围、角度、场景以及现场条件来选择

安装方法。

支架安装应按以下原则：

工厂内可能有高温、高压或者高腐蚀性设备，安装时首先应考

虑与这些设备的安全距离；

摄像机支架的选择必须满足荷重要求，同时具备防锈防腐功

能；

安装应牢固，不得歪斜，制作要美观；

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

不具备条件可利用原有水泥杆配套U型抱箍安装摄像机。

2)补光灯

对于采光条件比较差的场所，以及夜晚低照度环境下的监控需要

为了保障监控质量，需要在监控点配置补光灯，在监控现场环境及设

备时开启周围的灯光。通过平台软件，可在平台控制现场任意灯光。

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

413高空瞭望监测系统

针对城镇环境的远距离、大范围监控。高空瞭望监控系统能够实

现环保重点区域全范围的实时监控，在应急事件和日常监管中起到重

要作用。高空瞭望系统由云台摄像机、长焦距镜头、存储设施等构成，

通过光纤网络传输至监控与处置中心实施远程监控，覆盖2公里监控

范围，可对重要监控对象实施高精度监视。

摄像机选择星光级高倍率云台摄像机，也可采用激光云台摄像机，

根据客户监控距离的大小选择不同产品型号。

系统架构

高空瞭望NVR

子系统

高倍率云

台摄像机

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

前端设备要求

能够浏览实时视频

在电视墙浏览实时视频，支持流媒体实时播放。

能够浏览历史视频

在电视墙浏览30天以内的视频。

视频覆盖2公里的监控范围

前端采用高清摄像机，提供足够的长焦距镜头，能够将监控范围

覆盖到5公里范围，且保持足够的清晰度。

自动精确对焦

可自动对焦，调整视频图像清晰度。

>快速锁定目标

安装高性能云台设备，使得摄像机拥有高速旋转功能，快速锁定

目标。

无抖动图像显示

云台具备硬件防抖功能，在快速锁定目标中，整体视频图像平稳。

恶劣环境下的设备可靠

对环境温度及湿度适应性强，耐强风；安装避雷装置，具备防雷

功能；安装自动雨刷，增加防腐蚀、防水、防尘性能。

预设位功能

预设位位置为255点，且能够设置、修改和删除。云台能够记忆

预设位置，快速地在预设位置实施监控。

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

控制功能

云台支持RS232/RS485数字接口，后端能够对云台进行操作，内

容包括：云台转动、调焦等。

后端有操作界面

能够实现PTZ的控制、实时视频的浏览和历史视频查看、摄像头

的控制。

接入可视化视频系统

实现视频的基础应用，包括对实时视频的查看、对历史视频的浏

览以及对云台的控制功能。具体如下：

用户登陆管理

内网门户集成系统登陆接口，可通过WEB页面登陆系统。系统设

置用户权限，设置各视频信息用户可浏览权限、历史视频浏览权限以

及云台操作权限。

视频转码

解析视频信息，转换为平台可以识别的数据格式。格式类型参考

视频格式标准。

视频数据显示

在系统WEB页面显示前端监控视频信息。其中视频清晰度、流畅

度为其主要特性。

视频浏览回放

具备历史视频浏览功能，能够查看最近10天内的视频信息。

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

精确定位与联动

通过RS485/RS232数字接口精确控制云台的每一个动作。可实现

对云台水平、垂直转角和镜头变焦、聚焦、光圈、透雾、夜视、二倍

镜等关键参数的控制功能。

前端设施管理和维护

能够接受前端设备运行状态信息，能够控制雨刷等部件。

与地理信息系统结合应用

高空瞭望摄像机可以以定点的方式在地上进行显示，可以在看到

地图的同时获得该地方的实际视频图像，并且能够在GIS地图上对前

端设备进行控制操作。包括以下功能：

监控目标的地图定位

根据当前监控的区域进行地图定位，在地图上显示视频监控所在

位置。

固定或范围内的监控定位

在可监控范围内点击地图，控制平台来执行相应操作，监控该位

置。

特色技术

1)智能雨刷

由于高空瞭望设备一般安装在城市的制高点，运维保养比较困难，

且由于高点比较容易受到风沙、雾霾等影响，镜头容易变脏，需要定

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

期对镜头进行清扫，而传统的高点监控设备只能通过软件控制手动点

击进行清扫，XX提供的高点监控设备能够通过软件对雨刷进行智能控

制，设置定期清扫功能，从而大大的减少人工维护的时间和成本，并

可保障设备时时都处于最佳状态，随时可进行查看。

基本设置限位零方位角守望定时任务雨刷配置清除云台忧先

雨刷模式循环

持续时间:2(00:02-24:00)(小时：分钟)

间隔时间5(2-60秒)

2)超远距离监控

XX提供的设备可满足从1KM到5KM的监控需求，最大可采取焦距

775mm的光学性能镜头，可达到白天监控5Km场景，夜视监控3Km场

景，白天监控车牌距离1.5Km的超远距离监控需求。

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污染源与环境质量可视化在线监测系统解决方案

3)激光夜视

部分项目需求中，需要针对超远距离或者光线不好的场景进行监

控，可选择使用激光夜视的功能搭配云台一体机来满足。

激光夜视镜头处于长焦时，缩小光斑，增大激光光斑的强度；镜

头处于广角时，扩大光斑，减小光斑的强度。设备经匀化处理使光斑

更具有均匀性，从而获得比较清晰、完美的夜视图像，并且激光灯具

有变焦功能，与摄像机镜头的变焦同步联动。

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