智能視頻監(jiān)控在數(shù)字油田的應用探討

摘 要：本文首先分析了智能視頻監(jiān)控的優(yōu)勢和關鍵問題，并總結技術的原理，分析當前我國油田在數(shù)字化建設當中存在的問題，最后列舉智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用方法，幫助石油企業(yè)更好地使用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

關鍵詞：智能視頻監(jiān)控；數(shù)字油田；應用探討

中圖分類號：TE938 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0331-01

引 言

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應用在油田當中，具有快速、準確、可靠的優(yōu)勢，系統(tǒng)需要在數(shù)字油田中發(fā)揮作用，依靠數(shù)字油田對油田的虛擬表示，來實現(xiàn)對油田中的信息處理[1]。當前，隨著信息化建設的推動，智能視頻監(jiān)控正在受到尤其行業(yè)的關注。

1 智能視頻監(jiān)控技術的關鍵問題和優(yōu)勢

1.1 智能視頻監(jiān)控技術關鍵問題

數(shù)字油田的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的是通過視頻監(jiān)控對油田內部的情況進行識別、分析油氣儲備情況、管理現(xiàn)場的人員進出、控制油田機械，從而實現(xiàn)使用機器代替人力對油田進行智能化、自動化的控制。通過對即時數(shù)據(jù)的分析和傳輸，該系統(tǒng)能夠發(fā)現(xiàn)油田存在的異常，并及時通知維修人員。智能視頻系統(tǒng)根據(jù)計算機視覺理論對油田進行監(jiān)控，技術的關鍵在于：對運動目標進行快速檢測和跟蹤；使用移動攝像機進行視頻監(jiān)控；檢查油田中的異常。

1.2 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢

通過在油田中使用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以讓監(jiān)控變得更加可靠，相比于傳統(tǒng)石油開采的視頻監(jiān)控需要人工對視頻進行分析，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠長時間對油田的異常情況進行監(jiān)控，減少過去因為人員疲勞導致的監(jiān)控不可靠問題。同時，由于監(jiān)控系統(tǒng)采用了很多高級算法，不會像人工監(jiān)控一樣存在失誤，使得監(jiān)控具有較高的精度[2]。當視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題時，如不明人員進入等，就會迅速警報，有很快的反應速度。

2 智能檢測系統(tǒng)對運動目標的檢測方法

2.1 相鄰幀差法

相鄰幀差法的原理是對相鄰的兩幀圖像進行對比，首先分析圖像的亮度變化，在亮度變化不大的情況下分析像素的變化，根據(jù)結果分析目標的運動情況。這種方法非常簡單，而且十分常用。這種方法將誤差分圖像極為Dt（i，j），前后兩幀圖像在（i，j）位置上分別為ft+1（i，j）和ft（i，j），結果為Wi（i，j）。相鄰幀分析法需要在背景噪聲較小的情況下才能有效地進行視頻分析，另外，監(jiān)控的目標速度不能為零，一般還需要用快速匹配法等技術進行補充。

2.2 光流法

物體在空間中運動時，觀測面上會出現(xiàn)瞬時的速度場，這個速度場就是光流。視頻監(jiān)測面上光流除了物體會因為有物體運動產(chǎn)生，也會由于相機運動產(chǎn)生。根據(jù)光流能夠分析物體的基本屬性和運動狀態(tài)，從而獲取大量的信息。當前的光流法一般會根據(jù)原理分為三類，分別是基于頻域、基于梯度、基于匹配的方法，實際工作中，可以根據(jù)不同的工作要求選擇合適的方法。

基于頻域的檢測方式借助速度可調濾波組來對相位和品路信息進行輸出，在計算初始光流時精度很高，但是它的計算方式十分復雜，所以可靠性很差?；谄ヅ涞姆椒梢苑譃榛趨^(qū)域的方法和基于特征的方法：基于區(qū)域的方法會先確定類似的區(qū)域，然后對光流相似區(qū)域的位移進行計算；基于特征的方法會根據(jù)主要特征對目標進行跟蹤，具有魯棒性的特點，但是光流很稀疏的情況下進行特征提取比較難[3]?；谔荻鹊姆椒▽D像序列的進行時空微分，從而進行2D速度場進行計算。

3 油田數(shù)字化建設的現(xiàn)狀

智能視頻監(jiān)控是要以數(shù)字化油田為基礎的，但是當前我國的油田數(shù)字化建設還存在著很多不足，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用。需要提高數(shù)字化的建設水平，從而更新油田的工作方式，讓監(jiān)控變得更加可靠。

3.1 現(xiàn)場信息網(wǎng)絡基礎薄弱

油田的位置通常會和城市非常遠，一般都是在偏遠的山區(qū)和戈壁當中，通訊資源十分匱乏。另一方面，油田自主進行通訊建設需要較高的花費，所以油田很難自建通訊設施。這種情況在一些老油田當中非常嚴重，阻礙了油田的數(shù)字化建設。

3.2 數(shù)字化覆蓋不平衡，信息化和自動化融合不夠

老油田的數(shù)字化建設十分薄弱，新油田的數(shù)字化建設程度很高，因此當前數(shù)字油田的建設具有很高的不平衡。同時，油田并沒有有效的利用數(shù)據(jù)和信息的服務，尤其是在算法上仍有欠缺，缺乏足夠的油田生產(chǎn)意識，阻礙了油田的信息化、數(shù)字化進程。

4 智能視頻監(jiān)控在數(shù)字油田中的應用方法

4.1 遠程操控是有開采

油氣田的位置躲在偏遠的地區(qū)，當?shù)氐墓ぷ鳝h(huán)境十分艱苦，一些油氣田的開采任務量很重，并且隨時都面臨著危險，很難保證人員的安全。智能監(jiān)控設備可以在遠程就對油氣田進行監(jiān)控，是一種智能化的集中控制。系統(tǒng)會自動判斷可能發(fā)生的異常情況，同時確定存在異常的位置和具體原因，并將數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控人員，派出專業(yè)人員檢修[4]。對一些危險性較高的項目進行監(jiān)控時，可以使用固定焦距和固定位置的攝像設備進行監(jiān)控并采集數(shù)據(jù)，降低勞動力使用的同時，還有效提升了油田的監(jiān)控水平，進一步推動了油田的智能化的無人化。

4.2 數(shù)字化集氣站取代傳統(tǒng)人工集氣站

將全景攝影機安裝在材料存放區(qū)、發(fā)電機房或中心控制室，可以監(jiān)控機房內的人員流動，并在有不明人員進入時及時發(fā)出警報。在集氣站的圍墻上安裝入侵探測系統(tǒng)，能夠對人員的出入進行全面的監(jiān)控，為警衛(wèi)部門提供支持。

4.3 遠程門禁控制

智能門禁系統(tǒng)在我國的石油公司中已經(jīng)得到了廣泛的使用，這種門禁系統(tǒng)能夠對人員的指紋和臉進行識別，阻止外來人員的進入，并且可以遠程控制大門開關。如果有不明人員不按照要求刷卡或刷臉，磁力鎖控制的大門能夠避免人員的闖入，并記錄不明人員的信息。

5 結束語

智能視頻監(jiān)控技術是油田的發(fā)展趨勢，通過該技術能夠實現(xiàn)對油田的遠程操控，解決了人員安全的問題，并且在油田出現(xiàn)問題時能夠迅速做出反應，讓油田的開采更加安全和高效。油田需要做好數(shù)字化建設，并和其他領域合作，促進智能視頻監(jiān)控的應用水平，推動油田的信息化建設。

參考文獻

[1]張文香.面向數(shù)字油田的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)[D].蘭州理工大學，2012.

[2]陳 麗，孫 娜，陳 哲.智能視頻監(jiān)控在數(shù)字油田的應用探討[J].中國管理信息化，2016，19（06）：75.

[3]劉 偉.智能視頻監(jiān)控在數(shù)字油田的應用探討[J].電子世界，2013（06）：91～92.

[4]蔣 豐.采油井智能監(jiān)控分析技術在油田視頻監(jiān)控中的應用[J].中國安防，2014（10）：94～97.

收稿日期：2018-9-15

作者簡介：王巖巖（1981-），女，副高級工程師，大學本科，主要從事無線網(wǎng)絡優(yōu)化和油田數(shù)據(jù)采集研究工作。