視頻監(jiān)控系統(tǒng)用于油田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)

大慶油田設(shè)計院

視頻監(jiān)控系統(tǒng)用于油田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)

李穎大慶油田設(shè)計院

視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用以計算機(jī)技術(shù)為核心、基于TCP/IP協(xié)議的工業(yè)電視監(jiān)控設(shè)備，可以直接接到局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)上，通過統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺和接口實現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控的功能，監(jiān)控中心采用服務(wù)器/客戶端管理模式配置，可以查詢、調(diào)用有關(guān)工藝站場區(qū)的實時和歷史圖像資料。針對油田各采油廠的實際情況，本系統(tǒng)信號傳輸采用光纖及無線傳輸混合組網(wǎng)的方式。監(jiān)控中心包括管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器、管理員操作終端、NVR及流媒體服務(wù)器。

油田；數(shù)據(jù)傳輸；監(jiān)控系統(tǒng)；SCDMA；油田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)

油田生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過傳感、射頻、通訊等技術(shù)，可對油氣水井、計量間、油氣站庫等生產(chǎn)對象進(jìn)行全面的感知，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)信息在生產(chǎn)指揮中心及生產(chǎn)控制中心的集中管理和控制，搭建規(guī)范、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺，支持油氣生產(chǎn)過程管理，進(jìn)一步提高油氣田生產(chǎn)決策的及時性和準(zhǔn)確性。

1 系統(tǒng)功能要求

（1）具備網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)視管理功能，可遠(yuǎn)程指導(dǎo)作業(yè)施工與設(shè)備維修。

（2）整合污水處理區(qū)、生活區(qū)原有模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

（3）實現(xiàn)井區(qū)到廠區(qū)的高質(zhì)量視頻圖像傳輸。

（4）對前端攝像機(jī)的分級、分權(quán)限集中控制管理。

（5）盜、搶原油事件發(fā)生時實現(xiàn)遠(yuǎn)程告警和油井泄漏原油告警。

（6）抽油機(jī)工作過程中，在突然停機(jī)或靜止?fàn)顟B(tài)時啟動抽油機(jī)。如果發(fā)生此類事件，中心控制室要提供聲光報警（根據(jù)客戶要求，還可以增加語音告警）。

（7）現(xiàn)場監(jiān)視圖像存入硬盤作為歷史記錄存放，并可以以日期、時間、監(jiān)測站點為檢索要素查詢圖像。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計

2.1 設(shè)計思想

視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用以計算機(jī)技術(shù)為核心、基于TCP/IP協(xié)議的工業(yè)電視監(jiān)控設(shè)備，可以直接接到局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)上，通過統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺和接口實現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控的功能，監(jiān)控中心采用服務(wù)器/客戶端管理模式配置，可以查詢、調(diào)用有關(guān)工藝站場區(qū)的實時和歷史圖像資料。系統(tǒng)采用光纖接入、SCDMA無線接入、SCDMAMcWiLL無線寬帶接入等多種接入方式，為油田重點井區(qū)的前端攝像機(jī)信號提供傳輸通道。

2.2 前端設(shè)備選型

（1）在各作業(yè)區(qū)站內(nèi)主要崗位安裝網(wǎng)絡(luò)紅外一體化攝像機(jī)，對生產(chǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)視。系統(tǒng)主機(jī)可以接入多種報警設(shè)備，當(dāng)有警情的時候，自動調(diào)用預(yù)置位，封鎖重要監(jiān)控區(qū)域，自動完成報警、聯(lián)動錄像、向上級指揮機(jī)構(gòu)發(fā)出告警提示、向相關(guān)負(fù)責(zé)人發(fā)出手機(jī)報警短信等工作。

（2）在各作業(yè)區(qū)注入站、中轉(zhuǎn)站及聯(lián)合站等室外安裝網(wǎng)絡(luò)紅外一體化高速攝像機(jī)，對站內(nèi)全貌進(jìn)行監(jiān)視。系統(tǒng)主機(jī)具有多路報警輸入、輸出信號接口，可以與入侵報警系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動。

（3）在各作業(yè)區(qū)重點井場、計量間等關(guān)鍵部位設(shè)置固定網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控攝像機(jī)，對井場抽油機(jī)及計量間裝置進(jìn)行監(jiān)視。

（4）在各作業(yè)區(qū)配置無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，滿足油井臨時監(jiān)控點布設(shè)的需求，可以方便地移動位置，不用重復(fù)敷設(shè)通訊線路，設(shè)備采用Web加密方式，以滿足未來更高級的通信傳輸方式。

（5）生活區(qū)內(nèi)配置紅外一體化網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，從安全防范的角度滿足生活區(qū)內(nèi)的建筑防盜、防火、設(shè)備的安全等要求。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸方式

針對油田各采油廠的實際情況，本系統(tǒng)信號傳輸采用光纖及無線傳輸混合組網(wǎng)的方式。主要傳輸方式如下：

（1）光纖傳輸。光纖傳輸擁有傳輸容量大、信號損耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，可以實現(xiàn)視、音頻信號的高質(zhì)量傳輸，是油田物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中傳輸技術(shù)的最佳選擇。系統(tǒng)采用SDH光同步傳輸系統(tǒng)及工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)聯(lián)合組網(wǎng)。

（2）SCDMA無線傳輸。SCDMA是同步碼分多址的無線接入技術(shù)，它采用智能天線、軟件無線電以及SWAP+空中接口協(xié)議等先進(jìn)技術(shù)，是一個擁有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前，我國油田SCDMA無線通信網(wǎng)已建基站750余座，覆蓋油田大部分地區(qū)。利用SCDMA無線通信網(wǎng)可以對油田的無人值守機(jī)采井、計量間進(jìn)行自動檢測、數(shù)據(jù)采集和控制。

（3）SCDMAMcWiLL無線寬帶傳輸系統(tǒng)。Mc-WiLL無線寬帶傳輸系統(tǒng)是一種基于CS—OFDMA技術(shù)的全I(xiàn)P移動寬帶無線接入系統(tǒng)，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，能夠提供超大容量的移動寬帶數(shù)據(jù)和移動語音業(yè)務(wù)，可以為油田重點井場及主要路口的視頻監(jiān)控信息和數(shù)據(jù)采集提供傳輸通道。

2.4 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心包括管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器、管理員操作終端、NVR及流媒體服務(wù)器。

（1）管理服務(wù)器是整個系統(tǒng)運行管理的核心，控制著整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的流向，提供各種數(shù)據(jù)的訪問、備份、刪除、檢索權(quán)限的設(shè)置與驗證。管理服務(wù)器配有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，對管理人員登錄、瀏覽、控制、刪除、復(fù)制、備份等的權(quán)限，及前端攝像機(jī)的登錄、錄像、瀏覽、控制權(quán)限進(jìn)行統(tǒng)一管理。

（2）數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器用于保存從各監(jiān)控點傳回的實時圖像數(shù)據(jù)，提供實時錄像、定點定時錄像和錄像數(shù)據(jù)檢索回放功能。存儲服務(wù)器可根據(jù)設(shè)置實行自動擦寫循環(huán)錄像，做到全天無人值守。

（3）管理員操作終端是基于PC的終端設(shè)備，主要供系統(tǒng)管理員進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)、權(quán)限設(shè)置等，可接收各監(jiān)控點送回的數(shù)據(jù)視頻流并進(jìn)行顯示；同時也可作為系統(tǒng)管理終端，通過登錄管理服務(wù)器，完成監(jiān)控管理的各項功能設(shè)定，是管理人員與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)對話的主要設(shè)備。

（4）NVR負(fù)責(zé)實時監(jiān)控、錄像、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集分析等任務(wù)。流媒體服務(wù)器為油田遠(yuǎn)程系統(tǒng)總部提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，保證上級管理部門可以在遠(yuǎn)程實現(xiàn)對本地的監(jiān)控和管理。

3 結(jié)語

按照中石油企業(yè)信息化建設(shè)要求及油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，大慶油田信息部門對油田現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行自動化改造，建成集油田視頻監(jiān)控及生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸為一體的油田數(shù)字化綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)，保證了油田內(nèi)部從以前粗放式管理向信息化管理的過渡。該系統(tǒng)可以大大提升生產(chǎn)過程自動化管理水平，降低勞動強(qiáng)度，節(jié)約企業(yè)運行成本，保證工人人身安全，從而提高企業(yè)核心競爭力。

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.046