CN1809158A - 环境监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环境监控系统，其包括图像数据采集装置、图像数据通信装置、图像监控与数据处理装置和主监控装置，其中所述的图像数据采集装置是由云台和网络视频服务器构成；所述的图像数据通信装置是由微波通信设备构成；所述的图像监控与数据处理装置包括有视频主机和图像处理服务器；所述的主监控装置包括有计算机主机、数据库服务器、短消息服务器、web服务器和电子邮件服务器；上述的云台连接于网络视频服务器，而网络视频服务器连接与所述的微波通信设备，该微波通信设备连接于视频主机和图像处理服务器，然后由图像处理服务器分别连接于主监控装置的计算机主机、数据库服务器、短消息服务器、web服务器和电子邮件服务器。本发明的环境监控系统通过采集环境中的各种参数并进行定量分析与处理，可提供自动报警，显示相应的污染信息。

Description

环境监控系统

技术领域

本发明涉及的是有关对环境监控的技术，具体地说是涉及一种对于扬尘、烟尘等污染源进行实时监督与控制的环境监控系统。

背景技术

目前，环境污染已成为当今世界环保技术领域所极为关注的问题，污染不但破坏了大自然的生态平衡，也危害着人类生存和健康，因此人们现在都在不断地加强环境保护意识，并且也采取了一些有效的措施。而目前对于环境污染的监控技术存在着一定的缺陷，例如监控范围不足，污染信息不能够进行定量分析，对外界影响因素例如，空气能见度、风速等未考虑有系统的分析，而且未能将计算机网络信息系统有机的联系起来，从而使得目前的监控方式的准确性、实时性等都存在不足。

本发明内容

本发明的目的就是克服目前现有技术所存在的缺陷，提供一种具有十分准确和实时性的环境监控系统，其系统通过采集环境中的各种参数并进行定量分析与处理，可提供自动报警，显示相应的污染信息。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的，本发明的环境监控系统包括图像数据采集装置、图像数据通信装置、图像监控与数据处理装置和主监控装置，其中所述的图像数据采集装置是由云台和网络视频服务器构成；所述的图像数据通信装置是由微波通信设备构成；所述的图像监控与数据处理装置包括有视频主机和图像处理服务器；所述的主监控装置包括有计算机主机、数据库服务器、短消息服务器、web服务器和电子邮件服务器；上述的云台连接于网络视频服务器，而网络视频服务器连接与所述的微波通信设备，该微波通信设备连接于视频主机和图像处理服务器，然后由图像处理服务器分别连接于主监控装置的计算机主机、数据库服务器、短消息服务器、web服务器和电子邮件服务器。

上述的图像数据采集装置的功能作用是图像数据的采集，图像数据的编码压缩和指令数据的解释执行。

上述的图像数据通信装置的功能作用是图像数据网络通信，远程控制指令通信和多通道数据路由。

上述的图像监控与数据处理装置的功能作用是采用数字式同步监控录像，自动循环覆盖，监控不遗漏；提供预约自动录像编程，能依时间设定条件自动执行监控录影，随时调整监控数量时间，加强局部监控；提供图像快速搜寻及图像播放功能。时间积累，让使用者能清晰了解每一大气污染事件发生的精确时间；可设定密码防止他人任意破坏、变更录像记录；系统监控的影象资料可用光盘或其他储存装置拷贝备份存储；录像结果显示年、月、日、时、分、秒，并依时间、地点进行检索；可自动扫描网络着的主机的IP地址，自动实现主机的识别；可同时对多个地点进行视频图像的调用；基于阈值自动检测功能：对监控范围内的一定区域进行扫描、自动检测，当检测到符合条件的烟尘或扬尘对象时，启动自动报警、自动定位等功能，基于GIS的定位电能：当检测到符合条件的对象时，根据地理信息库对其定位，并提供相应的信息，以便工作人员能进行通知等处理；自动报警功能：当检测到模块的通知时，以声音的方式进行自动报警，同时显示相应的污染源信息，并等待处理；报警录像功能。

上述的主监控装置的功能作用是监控流程模型的数字化定制；超标处理流程的数字化和自动化；将其监控到的信息进行短消息、电子邮件等形式进行处理；超标处理流程的监督；发布信息功能。

本发明环境监控系统中有关使用的设备的技术参数

1.镜头技术参数

镜头配合摄像机使用，收集被摄物发出的光线，将其汇聚成摄像机传感器可以感知的光学图像，在摄像机靶面上成像。其性能指标直接影响成像水平的高低。固定型摄像机可灵活地选择视频(VIDEO)和直流(DC)两种自动光圈(AUTO IRIS)摄像机镜头。室外固定摄像机选用自动光圈镜头。镜头的选取的依据是：摄取固定监视目标时，选用定焦距镜头；当视距较小而视角较大时，选用广角镜头；当视距较大时，选用望远镜头；当需要改变监视目标的观察角度或视角范围较大时。宜选择变焦镜头。当监视目标照度有变化时，采用光圈可调镜头；例如可使用日本PENTAX的电动三可变100倍镜头，光圈F10-1000mm。

摄像机技术参数

摄像机负责将自然界的色彩、形状等信号转换成电信号以便传输。摄像机成像水平的高低直接决定后端显示图像的清晰与否。一般摄像机的选取原则是根据监视目标的照度选择不同灵敏的摄像机，选用体积小、重量轻、便于现场安装与检修的电偶合CCD型摄像机。根据现场环境，例如选择美国ORTEGA OTGA-HCW820色彩低照度摄像机，该摄像机1/3英寸SONY CCD，彩色480水平电视线，包含有自动背光补偿，增益控制功能。

云台技术参数

AD1255云台为重负载而设计的，最大载重量达90磅。直立或倒置安装时，不受气候影响，负载额定保持不变。AD1255有效的侧面承载设计使其不需要弹簧和平衡块能平稳地运转，而侧承载设计的好处是摄像机移动平稳、功耗小，外形小。

云台解码器技术参数

KTD-125是一种云台、镜头解码器，用于驱动6-12V的电动镜头和中型和重型解码云台。KTD-125内部电路板由主继电器板、插拔解码板和接线用的终端接线柱组成，电路板装在室外玻璃纤维防护罩内，安装在旋转柱上，允许转到一边以便于安装员接近防护罩背面，方水连接器用于穿云台和摄像机。

KTD-125可用一个和多个远端键盘通过双绞线控制，为便于维护，电路板上具有本地开关允许直接操作解码器的控制功能，所有的继电器和IC都可以插拔以便于移走和更换。

基于微处理器的电路允许通过键盘和解码器的DIP开关编程，编程项目有镜头电压、镜头极性、自动巡视模式(巡视和休息交替，自由巡视，连续巡视)，所有编程数据储存在非易失存储器中。其主要特点是：驱动220VAC云台，易于移动的PC板，现场自测开关，防锈外亮，固态镜头电路(6-12V)，三种自动巡视模式，预置位选项(现场报警输入)，附属继电器输出，适合配置多种云台。

防护罩

护罩应保护摄像机和镜头不受灰尘、有害化学物质和天气变化的影响。防护罩材质分别为金属、有机玻璃、ABS工程塑料等表面透明、半透明、黑色、镀铬和其他金属镀层等供选择。例如使用美国ORTEGA的室外全方位防护罩。

系统防雷

根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-84(2000版)，本发明系统设置有防雷装置，其由避雷网(带)，避雷针或混合组成的接闪器。

微波通信装置技术参数

CCN5001M系列远程监控系统是远程无线图像传输设备，CCN5001M系列可将几十公里外的图像、声音实时的传输回主监控中心，监控中心一方面可以清晰看到图像，同时可方便的通过CCN4533X/YPP无线指令遥控系统控制前端摄像机镜头进行长焦、短焦的改变，云台进行上下左右的转动以及其它相关辅助功能。

本发明还可使用车载移动监察装置，例如使用的装置是USVC-M4，视频编码增强MPEG-4编码；视频输入BNC插座和AV接口；视频分辨率、帧频352×288：15帧/秒，176×144：20帧/秒；

音频编码G.729；音频输入AV，MIC；音频采样高质量24-bit192KHzAD转换器，100Db动态范围，高质量24-bit 192KHzDA转换器，104Db动态范围；音频输出AV，PHONE；本地无线视频发射主机输出功率3w，工作温度-10到50度，本地无线视频接收主机：接收频点0.9G/1.2G/1.3G，工作温度-10到50度；本地无线视频传输距离4至8Km；支持图像字符及时间叠加；网络接口ISDN(B+D)，10/100M以太网；USB数据接口；电源：95～260V，59Hz交流；功耗120W；冲击(三方向)：3G操作；震动(三方向)1G@10-2000HZ(操作)，10G@10-2000HZ(非操作)；外设配置：高亮度液晶显示器，防水键盘，触摸鼠标。

下面描述本发明环境监控系统的设计原理

首先介绍一下本发明的环境监控系统的功能作用，本发明的环境监控系统是实现大气监测业务流程的数字化和自动化：单机板的检测、记录、报警→基于局域网与Internet、短消息服务平台的大气检测、执法、监督等业务流程的数字化；基于Web服务器的对其监测信息发布系统；移动监察系统功能和建立总站系统。

图像采集编码：系统前端的摄像机实时进行高质量的图像采集，配合图像采集，在本系统中使用高倍镜头，大靶面摄像机(例如1/2”彩色摄像机)和高精度重型云台，以提高图像采集范围和精度。摄像机采集后的图像直接进入网络视频服务器，通过网络视频服务器将图像编码压缩(压缩方式为低损耗的JPEG静态图像压缩方式)。

数据通信：其包括图像数据通信和控制指令通信，其中通信数据通信是由网络视频服务器编码压缩后通过微波通信设备以扩频通信方式传送到监控中心。而控制指令则由监控中心处理计算机通过微波通信链路传送前端网络视频服务器，前端网络视频服务器将数据解释后控制前端云台和镜头。

远程控制：其实现云台方位控制和镜头控制，其中实现云台的上下左右和自动预置位控制，实现对镜头的变倍、变焦、光圈和自动预置位控制。

自动监测与定量分析：通过建立污染源自动识别模型，区分污染源的性质、类别、以及严重程度，并对达到相关标准的信息进行甄别记录；通过对定点和巡航的云台、镜头的自动控制，实现对扬尘、烟尘的自动监测，对可疑的污染信息进行定量分析，同时考虑其他可能的影响的因素，对相关信息进行量化处理。

报警及处理：通过不同方式进行报警提示，同时显示处理对话框，并对处理响应进行记录。

本发明的环境监控系统是采用子站和总站两级模式，即子站实现实时监控与污染源的监测，各子站对数据子本地进行分析和处理，然后只把分析和处理进行传送，在总站实现全监控，对现场数据采集点不定时监看，用网络传输能力较强的网络服务器作为子系统的视频传输的节点，其还可对总数据进行分析和处理。

本发明还建立大屏幕视频服务系统，其可将信息显示出。

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案。

附图说明

图1为本发明环境监控系统的构成框图；

图图为本发明环境监控系统中采样、国际模型参数阶段的流程框图；

图3为本发明环境监控系统的网络示意图。

实施方式

本发明的环境监控系统的构成如图3所示，本发明的环境监控系统包括图像数据采集装置、图像数据通信装置、图像监控与数据处理装置和主监控装置，其中所述的图像数据采集装置是由云台和网络视频服务器构成；所述的图像数据通信装置是由微波通信设备构成；所述的图像监控与数据处理装置包括有视频主机和图像处理服务器；所述的主监控装置包括有计算机主机、数据库服务器、短消息服务器、web服务器和电子邮件服务器；上述的云台连接于网络视频服务器，而网络视频服务器连接与所述的微波通信设备，该微波通信设备连接于视频主机和图像处理服务器，然后由图像处理服务器分别连接于主监控装置的计算机主机、数据库服务器、短消息服务器、web服务器和电子邮件服务器。

附图1示出了系统构成的框图，由该图可清楚了解系统配置和各装置之间具体的连接关系。

附图2示出了本发明环境监控系统中采样、国际模型参数阶段的流程框图，其中采样及气象参数、大气指数是以图片样本的形式被采集，并根据图像亮度、颜色参数计算、比较、对比发、分析的基础上，建立其扬尘分布面积，分别特点，浓度与能见度，大气指数的关系映射模型：Vh＝f(Pg)和Api＝g(Vh)，并建立与通信样本库相对应的气象条件库和缺陷指数库；基于采集到的样本，利用神经网络，计算出参数，其是基于一定的假设条件进行参数计算。

Claims (6)

1.一种环境监控系统，其特征在于其包括图像数据采集装置、图像数据通信装置、图像监控与数据处理装置和主监控装置，其中所述的图像数据采集装置是由云台和网络视频服务器构成；所述的图像数据通信装置是由微波通信设备构成；所述的图像监控与数据处理装置包括有视频主机和图像处理服务器；所述的主监控装置包括有计算机主机、数据库服务器、短消息服务器、web服务器和电子邮件服务器；上述的云台连接于网络视频服务器，而网络视频服务器连接与所述的微波通信设备，该微波通信设备连接于视频主机和图像处理服务器，然后由图像处理服务器分别连接于主监控装置的计算机主机、数据库服务器、短消息服务器、web服务器和电子邮件服务器。

2.根据权利要求1所述的环境监控系统，其特征在于摄像机是选择美国ORTEGA OTGA-HCW820色彩低照度摄像机，该摄像机1/3英寸SONYCCD，彩色480水平电视线，包含有自动背光补偿，增益控制功能。

3.根据权利要求1所述的环境监控系统，其特征在于所述的云台为AD1255云台。

4.根据权利要求1所述的环境监控系统，其特征在于云台、镜头是使用一种KTD-125解码器。

5.根据权利要求4所述的环境监控系统，其特征在于KTD-125内部电路板由主继电器板、插拔解码板和接线用的终端接线柱组成。

6.根据权利要求1所述的环境监控系统，其特征在于其系统还包括有避雷装置。

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