广州市净水有限公司是广州市水务投资集团有限公司的全资子公司，创建于1989年，发展至今已成为一家集污水处理、建设、运营、资产经营及研发为一体的特大型国有污水处理企业。

公司以“净化水质、造福人民”为企业宗旨，为广大市民提供优质的污水治理工程建设和污水处理服务，已建成并运营大坦沙、猎德、沥滘、西朗、大沙地、京溪、均禾、龙归、竹料、石井净、健康城、江高、大观共13座大型污水处理厂，中心城区总污水处理能力达496万吨/日。同时，负责运营从化区8座污水处理厂，运营管理规模在全国同行名列前茅。各污水处理厂的生产工艺、设备及运行管理水平在国内处于较高水平，出水水质全面达到国家标准一级A及省标较严值标准。

公司大力推动“产学研”深度融合，被评定为国家高新技术企业，“市政污水处理工程技术服务”产品2018年被认定为广东省高新技术产品，获批设立了“广东省企业技术中心”、“省级工程技术中心”、“广东省博士工作站”、“广州市企业研发机构”、“广州市博士后创新实践基地”等省市各级研发机构5个；承担了国家住建部、广东省、广州市等各级科研项目30余项，获得授权专利69项。获得广东省科学技术进步奖三等奖、华夏建设科学技术奖三等奖等各级奖励26项，获得“全国城镇污水处理厂十佳运营单位”、全国节能减排“优秀达标示范单位”、“全国市政金杯示范工程”、“国家质量工程银质奖”、“广东环保先进单位” 、“广东省自主创新示范企业”、“广东省AA级企业管理创新示范基地”、“2020广州技术市场50强企业”等多项荣誉。

成立以来，公司在广州创建国家环保模范城市、创建国家卫生城市、举办亚运会、建设生态水城等工作中发挥了重要作用。生态治理“道阻且长”，公司将继续认真践行习近平生态文明思想，不忘初心、牢记使命，为持续改善广州水环境作出更加卓越的贡献。

一、项目概况

为强化传统视频监控场景感知、应用联动、告警处置、事后追溯等能力，在沥滘净水厂，广州净水公司运用物联网、AI、AR等先进技术，基于AR实景监测平台，以AR摄像机的高空鸟瞰视角，将监控范围内的各类防控资源在一张实景地图上直观呈现，实现对各应用场景的整合、数据信息融合处理和控制，提高园区智慧安防管理软实力，打造可感知、可联动、可告警、可追溯的国内示范性净水智慧园区。

1. 项目背景

近年来，国家对生态治理、环境保护问题日益重视，污水处理作为生态治理的重要组成部分，净水厂的安全防范管理水平关注度越来越高，人、车、物高度集中，治安情况日趋复杂，面对海量的图像数据，人工排查犹如大海捞针，费时费力，效率低下，成本高居不下。在此情况下，高精度智能安防系统，让净水厂具备最精准的视觉感知能力，以达到让净水厂安防管理可视化的目的，为净水厂提供一个智能安防体系。

随着大数据、人工智能等技术的成熟，国家对智慧城市建设越来越重视，数字化建设和管理已成为城市治理标配，城市治理正一步步迈向“智能化、智慧化”的建设路线进行探索，为净水厂的安防建设提供新思路和方向。

综合分析智慧净水厂的特性和要求，以信息化为核心、智能化为导向，在净水厂运营与管理的各个环节，实现与数字化技术的深度融合，以“数字运营、智慧生产、科学决策、低碳发展”为目标，不断推动公司创新发展与升级换代，将“人防与技防相结合”、“预防为主”的安全文明生产指导方针深入贯彻到净水厂运营的方方面面,实现公司数据资源化、管理精细化、决策智慧化，探索实践符合净水特色数字化转型之路，支撑公司运营更高效、管理更科学、服务更优质。

2. 项目简介

广州净水公司沥滘净水厂面向水务行业的需求，建设智慧安防系统，构建以实景地图为载体的的智慧安全防护体系，支撑基于“无人值守、少人巡检”智慧净水厂的落地。其本质在于完成净水厂安全防护智慧化全面升级，实现园区安全管理的智能化、标准化及规范化，达到宏观细节、虚实结合、内外互补的“四图合一”增强效果，以提升净水厂安全管理要素、安全管理决策等全方位的智慧化水平，形成资源富集、场景丰富、告警闭环、高低联动的安防生态。

3. 项目目标

通过运用视频AI处理分析、AR增强现实、人工智能等手段，实现园区管理的智能化、标准化及规范化，打造为国内示范性净水智慧园区。主要达成的目标如下：

(1)基于AR实景监测平台，实现对各应用场景的整合、数据信息融合处理和控制，构成一套园区立体防控网络。

(2)实景监测、访客管理、车辆管理、人脸门禁、入侵检测、智能周界、紧急对讲、安全帽识别、水火异动、安消联动等10个应用场景。

(3)集成可视化实景地图、立体化视频监控、精细化预案规划、精准化布控告警、智能化告警联动、实景化指挥调度、全息化场景回溯等应用功能，为园区提供“统一告警、智能联动、精准指挥”的综合安防保障。

二、项目实施概况

1. 项目总体架构和主要内容

（1）系统总体架构

系统主要依托于AR实景监测平台，实现厂区安全态势一张图，实现统一数据库、统一管理界面、统一授权、统一权限卡、统一安防管理业务流程等。沥滘净水厂智慧园区系统总体架构由感知层、传输层、服务层、应用层、展示层所组成，各类软硬件资源如图1所示。

图1  总体架构

（2）主要内容

感知层：系统前端感知设备包含AR摄像头、普通监控摄像头，人脸识别摄像机、车牌摄像机、周界防范摄像机、明火检测摄像机等告警终端/系统。

传输层：是整个系统数据驱动层，负责接入感知层数据，进行安全校验，数据标准化处理，为上层提供自带负载均衡及分布式的数据接入服务。

服务层：包含基础管理服务、数据管理服务、视频管理服务、通信管理服务、地图管理服务和安全管理服务，为上层应用提供服务支撑。

应用层：系统主要功能应用包含可视化实景地图、立体化视频监控、自动化视频巡查、精细化预案规划、精准化布控告警、智能化告警联动、实景化指挥调度和全息化场景回溯。

2. 网络、平台或安全互联架构

（1）组网架构

整个平台及设备在园区专网内部署，网络互联互通；园区专网提供光口与各新建前端设备对接，园区各新增设备就近接入现有光纤口，新建前端设备增加光电转换器实现网线与光纤的转换。如图2所示。

图2  组网架构

（2）网络架构

监控传输网络系统主要作用是接入各类监控资源，为大平台各项应用提供基础保障。网络结构如图3所示：

核心层主要设备是核心交换机，作为整个网络的大脑，核心交换机需具备高可靠性及高稳定性的要求，一般均采用模块化框式交换机，在可靠性配置上需具备双电源、双引擎的要求，在稳定性配置上需选择合适的背板带宽及处理能力较高的板卡。

前端网络采用独立的IP地址网段，完成对前端监控设备的互联。前端视频通过IP传输网络接入监控中心或者数据机房进行汇聚。对于传输距离小于100米的可采用超五类或者六类双绞线就近直接接入交换机；对于传输距离大于100米的，可采用一对光纤收发器实现点对点接入。

图3  网络架构

3. 具体应用场景和应用模式

创新引领，构筑一个实景化系统底座

在厂区制高点架设两台高点超级云眼摄像机，采用了800万像素高清一体化星光级机芯、远近夜间红外补光灯、高速精密云台，搭配GPS/北斗双模定位模块、姿态感知等传感器。依托AR增强现实技术，以摄像机视频画面形成的实景地图为载体，将画面背景信息结构化描述，让图像信息可搜索、可定位、可分析，配合集成在球机内的传感器，实现动态标签、静态标签、自动定位、自动校时、视域管理、视频联动等功能，完美实现了真实世界与虚拟世界信息的“无缝”集成。通过增强现实标签与低点摄像机进行关联，实现对各应用场景的整合、数据信息融合处理和控制，构成一套园区立体防控网络。

图4  沥滘智慧安防系统

集约高效，整合4种可视化地图展示

一是地面二维地图看宏观，可宏观了解净水厂的地理概况。二是地面AR实景图看实景，将各类资源进行标签化管理，提供“上帝视角”的临场体验。三是地下3D平面图看内部，在3D地图上对相关资源进行精准的标识。四是地下VR全景图强体验，利用VR场景图带来身临其境的体验感。

图5  地面二维地图                图6  地面AR实景图

图7  地下3D平面地图             图8  地下VR全景图

数智赋能，连接多路智能化分析视频

系统整合接入600余路高清摄像头，AI智能化覆盖率达到47%，涵盖了人脸识别、周界入侵、安全帽识别、水浸烟火识别等多种智能化分析算法。

图9  智慧安防系统后台

应用牵引，融合10个智慧化应用场景

入园时，视频AI布控提升安全防范。部署访客管理、车辆管理，实现对人员、车辆的集中管控，提高通行的便捷性和访客体验。

园区里，多种视频AI识别场景严阵以待。在不同的管控区域，部署人脸门禁、人脸摄像机、周界摄像机、紧急对讲、智能机器人、安全帽识别、水浸烟火识别，对人员、异常事件进行有效规范管理，以提高整个园区的安全性。

同时，建立“人防”+“技防”+“物防”的AI智慧安消联动，系统对接消防系统告警信息，并联动摄像机查看现场视频，以便第一时间处置各种险情。

数据融合，汇聚N类闭环式告警处置

系统基于各种应用场景，汇聚了人脸、车辆、越界、安全帽、烟火、水浸、手环、消防等告警信息，可按告警类型对时间、地点、内容进行查询、处置，实时定位到摄像头。

图10  闭环式告警处置

科技助力，挖掘四项自动化联动功能

一是日常自动巡航。打开“巡航任务”，可根据需求添加需要巡航的点位，定时自动切换。在启动巡航任务后，可根据已设定任务，逐一巡航检查，如：园区安保巡航、重要作业区域巡航、周界防范巡航等。

二是安防预案规划。可自定义设置安防预案，视频自动跟随，智能机器人跟踪。发生应急事件时，根据事先的应急方案指挥引导现场人员疏散。

三是安消系统联动。启动消防告警后，系统联动消防系统并推送逃生路线，引导现场人员紧急疏散，关联摄像头及VR全景资源进行视频巡航跟踪。

四是手环系统对接。生命体征监测系统借助UWB精准定位技术+智能手环，实时向安防系统推送生命体征、坐标等告警信息。当启动告警时，可联动附近摄像头及机器人，进行跟踪处置。

4. 安全及可靠性、开放性

在系统规划设计阶段，即对安全策略进行认真考虑，通过网络访问的用户权限设置具备有完善的策略，对用户的操作进行全面的跟踪。

系统从软硬件、平台、网络构建、通信介质等多方面进行考虑，通过采用关键节点的设备和模块冗余、线路冗余，建立后备系统和灾难恢复机制等一系列措施来保证硬件系统平台的可靠性与稳定性。

系统具备连接的开放性、协议的标准性以及应用的开放性，开放性的要求始终贯穿于系统的整个规划、设计、建设全过程。

系统建设时严格执行国际标准、国家标准和省级标准的采纳与使用，保证系统建立在标准化基础上，确定标准代码和标准信息分类编码，规定各系统间数据交换的统一接口。

5. 其他亮点

系统上线后，通过人脸识别、视频结构化分析、图像深度学习等，实时提取和分析园区海量的数据，实现对人、车、物、空间的整体场景的实时感知、动态控制和信息服务。从监控、巡航、告警、回溯、预案、调度等层面，实现立体化高低监控、自动化视频巡航、精准化布控告警、智能化定位回溯、精细化预案规划、实景化指挥调度，从而提高公司数字化、信息化、智能化水平，进一步提升公司安全生产管理水平。目前大部分应用场景基本实现视频AI识别替代传统的人为干预，仅需安排少量人员在调度中心统一调度。

一是立体化高低监控。立体化视频监控，构建园区视频空间逻辑关联，高点看全局、低点看细节，实现园区监控调度全方位、无死角、全闭环。

二是自动化视频巡航。引入智能化告警和视频联动手段，对园区实现日常巡航（包括AI巡检和普通摄像机资源联动）、事件主动告警，真正做到7*24小时不间断巡查和防控，可实现园区安保巡航、重要作业区域巡航、周界防范巡航等。

三是精准化告警布控。各类告警联动视频，警情自动定位，视频自动打开，提高处置效率。把园区中人、车、周界、安消等告警与园区实景相结合形成告警中心。

四是智能化定位回溯。系统支持通过客户端软件回放录像，并可在录像画面中显示标签标题和相关信息，还原历史场景。结构化查证更便捷：人脸检测抓拍、抓拍库检索、结构化查询、人脸属性查证、人员轨迹分析，查证便捷高效。

五是精细化预案规划。在视频画面上精细化部署园区应急预案，实现视频可视化应急预案、便捷化部署预案、一键启动预案。当启动预案后，预案执行情况在视频上通过实景比对，消防车辆、疏散集结等应急资源部署情况一目了然。

六是实景化指挥调度。实现第一时间掌握现场情况：实时告警信息、实时位置显示、实时视频回传；第一时间调动周边安保力量：一键框选、一键呼叫。

三、下一步实施计划

1. 应用场景探索

探索创新应用场景。运用先进的信息技术，探索更多应用场景，总结符合净水公司特色的方案并推广应用，同时策划相关标准的制定。

2. 系统应用推广

通过加快推动公司数字化、网络化、智能化转型升级，以更全面的感知、更主动的服务、更科学的决策、更自动的控制和更及时的应对，全面提升水务安防管理的效率和效能，同时逐步推广到所属其他净水厂，逐步实现公司级智慧安防系统建设。

四、项目创新点和实施效果

1. 项目先进性及创新点

(1)先进性

在投资范围内最大化接入园区所有视频资源，完成日常巡航、重要安保任务、AI视频巡检、告警处置、消安联动、手环系统对接等智能化功能。

一体化联动应用：

考虑到综合安防各类技术防范系统联动化、集成化的需要，系统架构满足跨系统、跨平台互连通用，将原本独立运行、信息屏蔽的诸多应用子模块进行横向协同，实现多个系统业务的智能化联动，充分发挥系统整体应用价值。

增强现实技术：

系统通过在空中俯瞰园区中各重点区域，结合增强现实标签标注技术，能够对园区画面中的建筑物、道路、设施等进行标签标注；标签支持分层分类展示，标签可被搜索、定位；当系统搜索到某个目标位置时，系统画面能够自动聚焦到目标位置，并在监控中心以最大画面展示。整体形成一个大屏实景地图，能给监控人员带来非常直观的临场感，直观快速掌握园区整体安防情况。

引入多种视频分析算法：

主要涉及人脸识别、车辆车型识别、安全帽识别、目标跟踪、图像特征搜索、烟雾和明火检测算法、定制水浸检测算法等，使得安防从过去简单的安全防护系统向综合化体系演变，引入物联网技术后可以通过无线移动、跟踪定位等手段建立全方位的立体防护。

平台预留与其他水厂平台级联功能、标准化接口、平台提供良好的兼容性，可支持更多数据接入和联动应用的能力。

平台的可扩展、可复制性良好，易于将该平台和系统工程进行快速有效推广。

充分预留了指挥中心平台的底座基础，搭建了友好灵活的实景化操作界面。

(2)创新点

建立实景立体指挥中心平台，实现实景指挥中心系统功能——集沥滘厂区态势感知、视频立体防控、应急预案处置、智能化预警联动、视频实景指挥为一体的安全态势和生产态势智能化应用效果。

一是系统具备事前预警、事发告警、事后追溯功能。

传统智能安防的信息数据多数用于事后证据，而智慧安防则集预警、告警和追溯于一体，比如可根据人员轨迹或行车轨迹来动态诊断分析、根据人员动作形态捕捉来判断人员行为。

二是系统具备多维感知能力。

传统安防更多通过视频摄像头、刷卡密码等进行感知周边环境，只能针对特定区域进行小范围检查。而智慧园区通过各种生物特征识别技术，如人脸识别、水浸、烟火识别、安全帽识别等，广泛用于园区的车辆管理、人员管控、门禁管理、视频监控、紧急对讲等场景。

三是系统具备联动管理功能。

传统安防各个系统单独控制，缺乏系统联动，工作效率低，人工成本高。智慧安防实现系统的联动控制，比如视频监控和自动报警联动，地图定位和可视化对讲的联动，消防系统与安防系统的联动，智能机器人的联动等。智能摄像头等智能感应设备判断出设备或环境异常，将自动告警上报智慧安防平台，调度中心基于智慧安防平台实景地图直观显示位置，同时结合保安位置，自动指派人员进行事故处理。

四是系统结合机器学习和分析算法。

传统安防对收集的数据和信息进行人工判断和比对，耗时费力，做不到提前预警。而智能安防可通过AI分析和控制，比如园区巡检机器人、智能摄像头和传感器，通过5G网络回传实时数据，系统通过智能分析，判断园区内设备和环境是否存在异常，园区管理者远程控制巡检机器人，可针对园区特定地点实行重点检查。

2. 实施效果

通过沥滘智慧安防系统的建设，沥滘净水厂已完成安防智慧化全面升级，在提升净水厂安全管理要素、安全管理决策等全方位的智慧化水平上初见成效，升级后的平台建设标准、智慧程度、运行成效均处于国内领先地位。

实景视频标注赋予园区视频点位精准化；视频高低联动解决园区视觉防控碎片化问题；AR资源超级搜索快速筛查园区各类资源；视频收藏夹提高园区资源调度效率。

形成了对园区内人员行为、异常事件的全方位的自动化安全防控，实现几分钟就能完成日常几小时才能完成的人工巡检工作，克服人工巡检的主观行为缺陷。

当发生告警时，AR鹰眼摄像机自动转向对准告警区域，同时自动打开附近低点摄像机，监控中心更快一秒、更准一点掌握现场情况。

另外，直观的“排兵布阵”方式突破了传统文本、图纸和电子地图预案等方式，各种应急资源部署情况一目了然。