遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)字化油田建設(shè)中的應(yīng)用分析

曹麗筱

（大慶油田第五采油廠，黑龍江 大慶 163000）

近年來，油田開發(fā)要達到安全、高效、環(huán)保的要求，就需要徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的生產(chǎn)與作業(yè)方式，通過各種新型技術(shù)的應(yīng)用，使得油田呈現(xiàn)出信息化、網(wǎng)絡(luò)化與數(shù)字化的發(fā)展步伐。數(shù)字化油田建設(shè)中，遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建是重點，通過該系統(tǒng)，后臺終端、管理人員能夠?qū)崟r獲取生產(chǎn)中的視頻影像，進而掌握生產(chǎn)的狀態(tài)，實現(xiàn)遠程控制。因此，遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用提升了油田生產(chǎn)、作業(yè)的效率，使得油田生產(chǎn)更具安全性，推動了數(shù)字化油田的快速建設(shè)與發(fā)展。

1 遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)工作原理和特點

1.1 工作原理

遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)是多種技術(shù)的綜合，比如，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)與信息技術(shù)等都是其中的關(guān)鍵技術(shù)。在系統(tǒng)的運行過程中，系統(tǒng)中的監(jiān)控設(shè)備能夠?qū)ΜF(xiàn)場的情況進行錄制，并對現(xiàn)場相關(guān)設(shè)備的信號進行檢測，而計算機技術(shù)可以對相關(guān)的數(shù)據(jù)、信號等進行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)標準化處理，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的可靠傳輸提供了技術(shù)保障。而油田數(shù)字化管理中心在獲得相應(yīng)的信息與數(shù)據(jù)以后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標準格式，能夠獲得更全面、有效的數(shù)據(jù)信息。有關(guān)人員通過對各種數(shù)據(jù)的分析與處理，可以向現(xiàn)場發(fā)送各種的指令，達到遠程控制的目標。從遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體構(gòu)成來看，監(jiān)控設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控終端中心是關(guān)鍵構(gòu)成。

1.2 特點分析

數(shù)字化油田下的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有突出的特征，比如，其內(nèi)部含有的數(shù)據(jù)量龐大、系統(tǒng)本身的集合性與智能性很強。在遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運行過程中，由于系統(tǒng)所產(chǎn)生的信號都是視頻信號，必須保障信號發(fā)送、傳輸與接收的實時性，因此，系統(tǒng)內(nèi)包含的數(shù)據(jù)量龐大，為保障系統(tǒng)的可靠運行，需保障帶寬能夠達到數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?；其次，在系統(tǒng)的構(gòu)建過程中，融合了多種的技術(shù)，是技術(shù)綜合的產(chǎn)物，比如，計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都是必不可少的技術(shù)，遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集合性特征明顯；由于系統(tǒng)運行過程中包含各種的信號類型，這些不同類型的信號需經(jīng)由專業(yè)系統(tǒng)來實現(xiàn)統(tǒng)一處理，系統(tǒng)本身需具有智能化特征，才能夠?qū)Σ煌盘柤右钥茖W處理；最后，油田遠程視頻監(jiān)控中心具有較強的先進性，由于在油田生產(chǎn)的過程中，遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)需保持信號的穩(wěn)定與可靠傳輸，因此，必須應(yīng)用先進的傳輸網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)，從GSM、GPRS、EDCG到現(xiàn)在的移動網(wǎng)絡(luò)，遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)不斷在進步。

2 遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

在油田生產(chǎn)過程中，遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存在實現(xiàn)了對油田生產(chǎn)的集中化管理，通過油田各個生產(chǎn)區(qū)域環(huán)節(jié)視頻信息的獲取，使得油田的生產(chǎn)決策更具科學性遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要包含信號采集層、系統(tǒng)交互層、數(shù)據(jù)儲存層、智能管控人機交互層，如圖1所示。

2.1 信號采集層

圖1 遠程視頻監(jiān)控框圖

在遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運行過程中，信號采集層主要是對各種油田生產(chǎn)信息的采集，這些信息主要包含平臺傳感器、智能傳感器、溫度、壓力、流量、液位、濕度等。在遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運行過程中，信號采集層通過對各種信息的獲取，加強了生產(chǎn)集控系統(tǒng)與生產(chǎn)設(shè)備之間的聯(lián)系，當生產(chǎn)控制中心在獲得采集層所上傳的各種信息后，能夠根據(jù)生產(chǎn)的要求進行各種現(xiàn)場設(shè)備、生產(chǎn)流程的控制。

2.2 系統(tǒng)交互層

系統(tǒng)交互層的存在是為了實現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的交互，通過專有網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，能夠在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中實現(xiàn)交互，加強油田生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)各個生產(chǎn)要素、子系統(tǒng)、模塊的聯(lián)系。

2.3 數(shù)據(jù)儲存層

遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)儲存層實現(xiàn)了各類生產(chǎn)信息、設(shè)備運行數(shù)據(jù)等的存儲，數(shù)據(jù)儲存層內(nèi)存儲的各種數(shù)據(jù)，是遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)、其他各類生產(chǎn)與控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲、融合、分析與處理的基礎(chǔ)。通常情況下，為實現(xiàn)后期數(shù)據(jù)儲存層各類數(shù)據(jù)的利用，該層中多是以一個個的數(shù)據(jù)庫呈現(xiàn)的，每個數(shù)據(jù)庫都是各種相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，這些數(shù)據(jù)都為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，不包含冗余數(shù)據(jù)。

2.4 智能管控人機交互層

智能管控人機交互層的存在是為了加強后臺管理人員與現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的交互，使得后臺管理人員能夠更好地控制現(xiàn)場的設(shè)備與生產(chǎn)要素。智能管控人機交互層提供的是對外的現(xiàn)場管控功能，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備運行與維護的監(jiān)控、生產(chǎn)全過程的監(jiān)控、現(xiàn)場安全的監(jiān)控等，此層屬于應(yīng)用層范疇，處于遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的最高層，其突出功能是處理，利用各種先進的技術(shù)來對各種信息進行分析與處理，最大程度上實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資源的整合，將各種數(shù)據(jù)應(yīng)用于生產(chǎn)與管理決策，使得管控更具科學性。

3 遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)字化油田中的應(yīng)用

油田資源屬于一類相對特殊的資源，這類資源多分布在地質(zhì)地形條件相對復(fù)雜的區(qū)域內(nèi)，比如，比較偏遠的地帶，自然條件惡劣，交通不暢，這種復(fù)雜的分布條件、較差的經(jīng)濟與交通條件都為油田資源的開發(fā)帶來了一定的挑戰(zhàn)。在油田開采過程中，為了保障開發(fā)的采油產(chǎn)量，開發(fā)人員往往會擴大油田開采面積，以實現(xiàn)區(qū)域油田的充分開發(fā)與利用，因此，油田的生產(chǎn)面積很大，管理難度加劇。在傳統(tǒng)的油田開發(fā)與生產(chǎn)過程中，往往采用的是人工作業(yè)，由于油田生產(chǎn)中包含的生產(chǎn)要素較多，各種生產(chǎn)設(shè)備、材料等都是重要的管理對象，人力管理的效率低下，且管理的全面性不足，難以保障油田資源的安全、高效開發(fā)。

當前，隨著油田生產(chǎn)技術(shù)、工藝的進步，各個油田企業(yè)逐步轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，數(shù)字化油田建設(shè)成為各個油田新的發(fā)展方向。而遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為數(shù)字化油田建設(shè)的重點，能夠充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)自動化監(jiān)控、遠程控制的作用，通過對各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的視頻信息獲取與傳輸，有效地減少了在油田生產(chǎn)系統(tǒng)管理方面的人力投入，數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理與分析都可以由系統(tǒng)自動完成，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，操作控制更為可靠。

遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運行過程中，在油田現(xiàn)場布置了多個的視頻監(jiān)控裝置與設(shè)備，隨著系統(tǒng)的運行，這些視頻監(jiān)控裝置能夠?qū)崟r獲得相應(yīng)的生產(chǎn)信息，并將所采集的數(shù)據(jù)、信息存儲、傳輸于專有的數(shù)據(jù)存儲模塊，而后臺管理人員能夠根據(jù)傳輸系統(tǒng)接收到各種的生產(chǎn)數(shù)據(jù)與信息，并能夠隨時調(diào)取現(xiàn)場的各種視頻影像資料，有效實現(xiàn)了對現(xiàn)場生產(chǎn)情況的全面掌握。

視頻設(shè)備是數(shù)據(jù)信息獲取的載體，由于在整個監(jiān)控系統(tǒng)的運行過程中，視頻設(shè)備可能會受到雨水等的影響，影響正常的數(shù)據(jù)獲取，因此，在這些視頻設(shè)備的安裝過程中，必須安裝相應(yīng)的防護裝置，避免視頻設(shè)備受到其他外部因素的影響。生產(chǎn)作業(yè)過程中，所有需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)多由傳感器來獲取，比如，油井內(nèi)的壓力、流量等信息，需安裝相應(yīng)的壓力變送器、流量計，在這種情況下，所采集到的數(shù)據(jù)與視頻信息將可以同步傳輸?shù)胶笈_管理中心，有效實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備工作情況、生產(chǎn)狀態(tài)的實時掌控。在遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，其系統(tǒng)安全運行步驟主要包含了以下環(huán)節(jié)：前端設(shè)備能夠根據(jù)CCD芯片成像的原理對整個的監(jiān)控區(qū)域的視頻成像信息獲??；專業(yè)設(shè)備所采集的視頻信息經(jīng)由預(yù)設(shè)分析與處理以后，可以應(yīng)用專業(yè)的分析算法來對預(yù)設(shè)圖形進行綜合對比；如果在分析過程中發(fā)現(xiàn)視頻圖像中存在安全隱患，或者存在觸發(fā)預(yù)設(shè)報警的行為，系統(tǒng)就要立即進行預(yù)警反饋，向有關(guān)系統(tǒng)進行預(yù)警信號的發(fā)送，相關(guān)系統(tǒng)與主體在獲得報警信號以后，要立即進行相應(yīng)的管控；鎖定目標，跟蹤目標的具體運行軌跡與情況，根據(jù)預(yù)警信息來實現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)動控制，進一步保障油田生產(chǎn)作業(yè)的安全性。

4 結(jié)語

近年來，隨著各種數(shù)字化技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用，數(shù)字油田建設(shè)理念逐步出現(xiàn)，并在一些油田中取得了一定的發(fā)展成果。遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用是數(shù)字油田建設(shè)的重要方面，通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)了生產(chǎn)的全過程控制，在一定程度上能夠保障油田生產(chǎn)的安全性、高效性，各個油田都要重視遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)。