1. 概述:

污水作为首要污染源，会造成江河湖泊、地下水等水体环境受到污染；因此，污水处理是不是规范、排放水质是否达标、有无违规偷排私排、污泥是否规范化处理等是各城市环保部门需重点监控的环节。

在污水产生源头安装合格的污水处理设备，并且确保生产者严格执行排污处理标准规范，定时定量开启和运行污水处理设备，是减少环境污染的有效保障，所以不断加强污水处理流程监管是很有必要的。

为减少污水处理监管过程中过多人力物力的投入，我们利用目前成熟的互联网技术、可靠的高清视频设备，从污水处理视频监控入手，推出了基于视频智能分析技术的污水处理流程视频监控系统，实现对污水处理各环节及设施进行远程、实时、有效的监管。

2. 污水处理技术

现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理，一般根据水质状况和处理后的水的去向来确定污水处理程度。

图(1) 典型污水处理流程

一级处理

主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。

二级处理

主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD，COD物质），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准，悬浮物去除率达95%，出水效果好。

三级处理

进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法等。

整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后，经过格栅或者筛率器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理（即物理处理）；初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，（其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床），生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，一级处理结束到此为二级处理；三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。在整个污水处理环节中，曝气池是一个适合实施视频智能监管的地点。

3. 曝气池监控原理

曝气池（aeration basin）是人们按照微生物的特性所设计的生化反应器，有机污染质的降解程度主要取决于人们所设计的曝气反应条件。

曝气池利用活性污泥法进行污水处理。为了活性污泥法的正常运行，将空气中的氧强制溶解到混合液中，池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。 曝气池主要由池体、曝气系统和进出水口三个部分组成。池体一般用钢筋混凝土筑成，平面形状有长方形、方形和圆形等。

曝气是使空气与水强烈接触的一种手段，其目的在于将空气中的氧溶解于水中，或者将水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中。换言之，它是促进气体与液体之间物质交换的一种手段。它还有其他一些重要作用，如混合和搅拌。空气中的氧通过曝气传递到水中，氧由气相向液相进行传质转移，曝气设备正是基于这种做法而在污水处理中被广泛采用的。

曝气方法可分为两种，主要有鼓风曝气和机械曝气。由此而带来的工作状态和非工作状态的水面波纹纹理变化，可以作为设备开启和关停状态的视频智能分析判断依据。

图(2) 曝气池

4. 曝气池违规关停监控视频智能分析的实现

泰辰（TAICHEN）视频监控管理平台，不仅能实施全面的远程联网视频监控方案，并且能有效利用计算机视频智能分析技术，对曝气池运转时的水面波纹状态进行纹理分析，实现对污水处理设备的运转状态进行实时监控，这样监管部门可以据此针对可能发生的污水处理设备违规关停事件进行及时的报警和处置。

曝气池视频智能分析完全集成在监控服务器内，作为监控服务器的全新报警输入类型，完美地和监控服务器各种成熟的报警响应功能相适应，稳定可靠地实现丰富的视频监控报警联动功能。

曝气池视频智能分析充分考虑到应用的简便性，在大量实践应用的基础上，将参数设置范围优化至最小，将各种不易理解的选项隐含在程序内部，用户不必再为掌握各种设置选项而苦恼。

图(3) 曝气池监控视频智能分析的设置及工作状态

智能检索功能，是基于和实时监控相同的视频智能分析算法，在播放器上实现的强大高效的事后监督手段，能够在严格的实时监控报警基础上，针对特定目标事件进行快速二次查找。在查找过程中，你可以改变查找对象以及查找参数，在海量的视频数据中智能筛选出有用的视频事件信息，可以极大地减轻工作强度，提高工作效率。

图(4) 曝气池监控录像文件的智能检索功能

曝气池监控视频智能分析是视频图像处理技术在环境监控领域中的又一个成功的实践，具有准确率高、抗干扰能力强、安装部署简便等特点，是有关部门进一步加强环境监管工作的有效利器。

关于视频监控软件本身所具备的强大功能，请参阅我公司其他相关主题文档，本文不再赘述。

5. 视频智能分析及环境监测数据采集一体机

视频智能分析与环境监测数据采集一体机，是视频智能分析技术与常规环境监控技术的完美统一。在这样一个集成一体机内，植入了泰辰（TAICHEN）视频监控管理平台的视频录像存储、远程视频数据访问、污水处理视频智能分析、标准工业MODBUS传感器数据采集及状态上报模块，数据采集模块支持HJ-212标准，能充分满足环境监控领域对于各种复杂环境的信息接入及数据共享的需求。

图(5) 环境监测数据采集模块的设置及工作状态

图(6) 视频智能分析及环境监测数据采集一体机的应用

6. 视频监控管理平台在环境监控中的应用

除了前端部署的视频智能分析与环境监测数据采集一体机，泰辰（TAICHEN）视频监控管理平台本身就是一个极具通用性的视频监控软件系统，早已广泛应用于国民经济的各个领域，在各种复杂的业务需求和网络环境下，承担着各个监控系统的框架功能。在视频分析数采一体机的配合下，这样一个功能强大的监控管理平台必将能够在环境监控领域发挥重要的作用。