智能預(yù)警技術(shù)在水利安全管控方面的應(yīng)用

智能預(yù)警技術(shù)在水利安全管控方面的應(yīng)用摘要：人類社會(huì)為了生存和發(fā)展，修建不同類型的水工建筑開發(fā)利用和保護(hù)水資源，采取各種措施控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，以防治水旱災(zāi)害。預(yù)警是指在災(zāi)害或?yàn)?zāi)難以及其他需要提防的危險(xiǎn)發(fā)生之前，根據(jù)以往總結(jié)的規(guī)律或觀測(cè)得到的可能性前兆，向相關(guān)部門發(fā)出緊急信號(hào)，報(bào)告危險(xiǎn)情況，以避免危害在不知情或準(zhǔn)備不足的的情況下發(fā)生，從而最大程度的減輕危害所造成的損失的行為。關(guān)鍵詞：智能預(yù)警；水利安全；管控1智能預(yù)警技術(shù)1.1智能視頻監(jiān)控技術(shù)隨著視頻監(jiān)控在銀行、電力、交通、水利、軍事以及公共安全等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控突現(xiàn)需要人工配合、沒(méi)有解析視頻圖像、只作事后調(diào)閱取證、無(wú)法實(shí)時(shí)主動(dòng)預(yù)警和報(bào)警的弱點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析、跟蹤、識(shí)別監(jiān)控對(duì)象，在異常情況下發(fā)出預(yù)警和報(bào)警的"智能化〃視頻監(jiān)控，解決海量信息與圖像的有效應(yīng)用與處理，人們把計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)引入視頻監(jiān)控中，發(fā)展了一種新型的視頻監(jiān)控技術(shù)——智能視頻監(jiān)控技術(shù)。在視頻監(jiān)控技術(shù)的輔助下，監(jiān)控?cái)z像頭經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字化階段，攝像頭也開始學(xué)著看得懂世界。1.2智能監(jiān)控應(yīng)用類別視頻分析技術(shù)是將風(fēng)險(xiǎn)的分析和識(shí)別交給計(jì)算機(jī)或者芯片，人員從"死盯〃監(jiān)視器中解脫出來(lái)，當(dāng)計(jì)算機(jī)異常報(bào)警時(shí)值班人員實(shí)時(shí)響應(yīng)。智能視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用可分為安防類應(yīng)用和非安防類應(yīng)用兩大類，安防類應(yīng)用主要包括高級(jí)視頻移動(dòng)偵測(cè)、物體追蹤、人物面部識(shí)別、車輛識(shí)別、遺留和遺棄物品檢測(cè)、入侵探測(cè)、物品被盜或移動(dòng)檢測(cè)、人體行為分析、擁擠檢測(cè)、焰火檢測(cè)等。非安防類應(yīng)用處于起步初期，還需要在行業(yè)應(yīng)用中不斷發(fā)展進(jìn)步。1.3智能監(jiān)控應(yīng)用模式智能視頻監(jiān)控技術(shù)具有2種應(yīng)用模式：（1）智能化改造傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，突破傳統(tǒng)視頻監(jiān)控發(fā)展中遇到的瓶頸難題；（2）在新建的數(shù)字化智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，選擇重點(diǎn)和高危監(jiān)控目標(biāo)或場(chǎng)所，前端選擇智能視頻服務(wù)器實(shí)現(xiàn)主動(dòng)監(jiān)控，將預(yù)警、警情實(shí)時(shí)發(fā)給后端智能管理平臺(tái)，完成快速切換和錄像。1.4智能監(jiān)控實(shí)現(xiàn)方式智能視頻監(jiān)控是利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行處理、分析和理解，在不需要人為干預(yù)的情況下，通過(guò)對(duì)序列圖像自動(dòng)分析對(duì)監(jiān)控場(chǎng)景中的變化進(jìn)行定位、識(shí)別和跟蹤，并在此基礎(chǔ)上分析和判斷目標(biāo)的行為，能在異常情況發(fā)生時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)或提供有用信息，有效地協(xié)助人員處理相關(guān)事件，并最大限度地降低誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象。在有效采集信息的基礎(chǔ)上，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)比普通的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)具備更強(qiáng)大的圖像處理能力和智能因素，其能感知和理解的信息包括人臉（用戶身份）、人和物的行為、人員流動(dòng)、人和物的消失出現(xiàn)、人群聚集狀態(tài)、人體疲勞狀態(tài)、煙霧產(chǎn)生和蔓延等，所有需要用到這些信息的應(yīng)用領(lǐng)域，都有可能成為智能視頻分析的用武之地。1.5智能預(yù)警技術(shù)智能預(yù)警技術(shù)是基于智能視頻監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)上，融合多元傳感技術(shù)和人工智能技術(shù)發(fā)展而來(lái)的災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)警預(yù)防技術(shù)。通常采用圖像處理、模式識(shí)別和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，通過(guò)在監(jiān)控系統(tǒng)中增加智能視頻分析模塊，借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力過(guò)濾掉視頻畫面無(wú)用的或干擾信息、自動(dòng)識(shí)別不同物體，分析抽取視頻源中關(guān)鍵有用信息，快速準(zhǔn)確的定位事故現(xiàn)場(chǎng)，判斷監(jiān)控畫面中的異常情況，并以最快和最佳的方式發(fā)出警報(bào)或觸發(fā)其它動(dòng)作，從而有效進(jìn)行事前預(yù)警，事中處理，事后及時(shí)取證的全自動(dòng)、全天候、實(shí)時(shí)監(jiān)控、指揮、控制的智能化、綜合性管理體系。人工智能（AI）是20世紀(jì)中期產(chǎn)生的，探索和模擬人的智能和思維過(guò)程的規(guī)律，設(shè)計(jì)出類似人的智能化的科學(xué)。應(yīng)用在視頻監(jiān)控上的人工智能技術(shù)有人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能決策支持系統(tǒng)等，即計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別技術(shù)幫助將海量數(shù)據(jù)識(shí)別成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，特別以"人”、“車”、“物〃為重點(diǎn)識(shí)別對(duì)象，但結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)還不夠，需要數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)在視頻數(shù)據(jù)和非視頻數(shù)據(jù)之間做關(guān)系挖掘，形成有用的情報(bào)，情報(bào)才能作為指揮控制的決策依據(jù)。2智能預(yù)警技術(shù)應(yīng)用于水利安全根據(jù)水利自身的安全需求，結(jié)合智能預(yù)警成功技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)警的角度出發(fā)，研究多個(gè)水利管理系統(tǒng)集中在"一張網(wǎng)、一幅圖、一平臺(tái)、一中心〃四位一體的智慧綜合管理體系中，探索"泛在互聯(lián)、可視監(jiān)管、智能決策、綜合控制〃的系統(tǒng)化解決方案，即水利安全生產(chǎn)智慧綜合管理體系（以下簡(jiǎn)稱"智慧綜合管理體系”）。2.1“一張網(wǎng)”泛在互聯(lián)隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，水利管理實(shí)現(xiàn)信息化管理的同時(shí)重點(diǎn)發(fā)展人工智能技術(shù)的應(yīng)用。以某水庫(kù)為例，建成的指揮調(diào)度中心和數(shù)據(jù)中心在用五套管理系統(tǒng)，其中包括水庫(kù)城市供水流量中心站GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水庫(kù)雨水情GPRS無(wú)線測(cè)報(bào)中心站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)、水庫(kù)重點(diǎn)部位視頻監(jiān)控系統(tǒng)。因此，智慧綜合管理體系必須以多個(gè)管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)"一張網(wǎng)〃的泛在互聯(lián)，改變多系統(tǒng)分散布局，各成體系、獨(dú)立運(yùn)行，破解設(shè)備完好率低、運(yùn)行成本高、實(shí)際效果差、事后查閱的客觀難題。2.2“一幅圖〃可視化指揮智慧綜合管理體系，采用紅外全景成像預(yù)警雷達(dá)、雙光譜視頻跟蹤儀、地理信息系統(tǒng)，并融合生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集傳感器、周界報(bào)警傳感器、無(wú)人機(jī)機(jī)載傳感器、無(wú)人船船載傳感器等，在一幅電子地圖上實(shí)現(xiàn)水利可視化指揮調(diào)度。例如，當(dāng)某傳感器發(fā)出報(bào)警信息時(shí)，平臺(tái)地圖自動(dòng)顯示報(bào)警點(diǎn)的地理位置，同時(shí)雷達(dá)引導(dǎo)雙光譜視頻跟蹤儀及其他視頻監(jiān)控設(shè)備鎖定、跟蹤至事件現(xiàn)場(chǎng)，指揮控制人員在監(jiān)控中心清晰看到事件現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像，并根據(jù)平臺(tái)提示的處置預(yù)案發(fā)出指令，或自動(dòng)控制相關(guān)設(shè)施設(shè)備或指揮專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)處置。2.3“一中心〃智能決策智慧綜合管理體系以數(shù)據(jù)中心為核心，通過(guò)雷達(dá)、光電、無(wú)人機(jī)、無(wú)人船、水位、流速、在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)等傳感器，探測(cè)到的大壩位移、管道水壓、庫(kù)區(qū)水量、水源質(zhì)量等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)匯集到數(shù)據(jù)中心，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)比對(duì)分析、深度挖掘，借助計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)提前預(yù)警和輔助決策，實(shí)現(xiàn)人工個(gè)體經(jīng)驗(yàn)決策到計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)輔助的智慧決策質(zhì)的飛躍。2.4“一平臺(tái)”綜合控制智能綜合管理體系采用統(tǒng)一的指揮控制平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)控制雷達(dá)光電預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廣域搜索，對(duì)目標(biāo)周邊全時(shí)空預(yù)警和可視化管控;同時(shí)融合其他監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地理信息和通用監(jiān)控?cái)z像機(jī)互通互聯(lián);融合無(wú)人機(jī)系統(tǒng)對(duì)庫(kù)區(qū)周邊及上下游流域巡查監(jiān)控，以及突發(fā)事件的巡查和處置，及時(shí)發(fā)現(xiàn)垃圾傾倒、污染活動(dòng)、自然災(zāi)害等;融合無(wú)人船系統(tǒng)對(duì)庫(kù)區(qū)水質(zhì)檢測(cè)、汛期流量監(jiān)測(cè)、水庫(kù)測(cè)繪、搶險(xiǎn)救援等。通過(guò)全天候、全時(shí)空、可視化的安全監(jiān)測(cè)和過(guò)程管控，實(shí)現(xiàn)智能控制、安全生產(chǎn)、維護(hù)治安。3結(jié)語(yǔ)綜上所述，智慧綜合管理體系緣起油氣田安保防恐，智能預(yù)警技術(shù)成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于林業(yè)、邊防、海防等行業(yè)領(lǐng)域。智慧綜合管理體系在油田智慧安防中所形成的"立體、綜合、智能、物聯(lián)〃典型特征，在水利安全管控應(yīng)用中發(fā)展成為"泛在互聯(lián)、可視指揮、智能決策、綜合控制〃為特征的水利智慧綜合管理體系，智能預(yù)警技術(shù)應(yīng)用于