油氣長輸管道巡檢中的智能視頻監(jiān)控技術(shù)

（中油國際管道有限公司 北京 100029）

引言

隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，視頻監(jiān)測技術(shù)在數(shù)字化改造和應(yīng)急管理技術(shù)在長距離控制和應(yīng)急管理方面具有很大的潛力。油氣管道監(jiān)控必須要及時發(fā)現(xiàn)問題，并且迅速預(yù)警處理，這就需要視頻監(jiān)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)的人工監(jiān)控以及事件過后的視頻回放無法滿足快速檢索的標(biāo)準(zhǔn)要求。視頻監(jiān)測的首要任務(wù)就是在最短的時間內(nèi)對被監(jiān)測目標(biāo)進行反饋。智能視頻監(jiān)測以傳統(tǒng)的視頻控制為基礎(chǔ)，并引進了智能分析功能，使安全員擺脫了復(fù)雜而繁瑣的屏幕控制任務(wù)，利用機器就可以完成主要信息獲取任務(wù)。

1.風(fēng)險管理方法

首先要識別原油和天然氣長輸管道風(fēng)險，主要是綜合收集和總結(jié)油氣管道可能存在的各類風(fēng)險，從而對油氣管道的運行進行可能存在的各類風(fēng)險。此后，風(fēng)險評估通過某些數(shù)學(xué)公式和計算機運行功能來進行，主要是計算一定時期內(nèi)發(fā)生某些危險的可能性，從而對某些危險的概率進行定量計算。并且有效防止風(fēng)險，主要通過有效的措施來有效控制計算中的風(fēng)險，并確保風(fēng)險管理的有效性[1]。全面執(zhí)行這些程序，可以最大限度地減少油氣管道的運營風(fēng)險，確保油氣管道安全運營，并提高油氣公司的經(jīng)濟利益。但是，由于中國油氣管道長輸風(fēng)險控制模型的運行時間較短，還有一些問題要求解決。

2.風(fēng)險管理問題與措施

(1)危險因素

對我國油氣長輸管道的運行狀況進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)影響長輸管道的因素如下：首先，第三方的損壞產(chǎn)生。由于油氣管道以運輸成品油為主，存在不法分子偷盜成品油，這是導(dǎo)致長管道運輸危險的風(fēng)險因素之一。除此之外，管道本身為鋼鐵材料，這樣會導(dǎo)致一些管道被拆卸偷盜后販賣。這都是管道實際施工中的第三方人為損壞問題。

然后，管道上的油被腐蝕，這種危險可分為兩類。一種是管道內(nèi)部的腐蝕，另一種是管道外部的腐蝕。內(nèi)部腐蝕是由于某些腐蝕物質(zhì)（如成品油的酸、堿等）對管道內(nèi)壁產(chǎn)生一定腐蝕[2]。并且通道會在時間上破裂。另一個情況是管道外部的腐蝕。管道為大部分地質(zhì)條件而設(shè)計，對于一些特定的地質(zhì)區(qū)域，因為不同的地質(zhì)條件和環(huán)境的影響，會對管道產(chǎn)生一定腐蝕。另外，中國的土地總面積很大，各地的地質(zhì)環(huán)境前提和自然氣候條件相差很大，管道設(shè)計模式缺乏實際操作經(jīng)驗或數(shù)據(jù)，導(dǎo)致管道潛在的風(fēng)險，對管道的后續(xù)使用有很大影響[3]。

(2)風(fēng)險管理措施

首先要嚴(yán)格控制管道的設(shè)計和建造過程，確保管道的安全運作，這是為了確保管道的安全。設(shè)計欠缺，在設(shè)計中考慮不周全等問題，將在油氣長管道的運行過程中造成多種安全隱患，影響石油公司經(jīng)濟利益。例如，在中國長距離油氣管道非初始建造過程中，多條管道同時建造往往導(dǎo)致一些防腐涂料的掉落或失效，在管道運營過程中導(dǎo)致嚴(yán)重腐蝕和管道非正常化等問題。因此在設(shè)計和建造管道時，必須對施工質(zhì)量進行嚴(yán)格監(jiān)控，確保施工步驟符合管道建設(shè)要求，減少管道的運行危險。下一步就是加強管道的防銹層設(shè)計。與國外管道防銹設(shè)計相比，我國的管道防銹工作設(shè)計仍然存在不足，同時也存在一定技術(shù)差距。相關(guān)人員應(yīng)盡早投入加強新型以及高質(zhì)量專業(yè)防腐材料的設(shè)計研究，強調(diào)其專業(yè)防腐材料設(shè)計的技術(shù)重要性，提高其專業(yè)防腐應(yīng)用能力。

3.智能監(jiān)控技術(shù)原理

智能視頻監(jiān)測的核心內(nèi)容是對視頻進行智能分析，目前在中國尚無統(tǒng)一的智能視頻分析理念。智能視頻監(jiān)測系統(tǒng)利用計算機視覺技術(shù)分析監(jiān)控站點內(nèi)容，并從這個站點獲取關(guān)鍵的信息，從而產(chǎn)生相應(yīng)事件和警告。智能視頻監(jiān)測技術(shù)使用計算機的強大數(shù)據(jù)處理功能對視頻屏幕上大量的數(shù)據(jù)進行高速分析，過濾出不涉及用戶的信息，僅提供關(guān)鍵的有用信息。與傳統(tǒng)視頻監(jiān)測相比，智能視頻控制可以同時對多個監(jiān)測場景進行視頻控制，同時對多個監(jiān)測場景進行分析。自動過濾警報信息。智能視頻監(jiān)視從被動監(jiān)視變成主動控制，將監(jiān)測系統(tǒng)分析后變成事件和主動報警，使工作人員從重視任務(wù)中擺脫出來，提高工作人員對視頻區(qū)分的效率。

4.應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

(1)申請狀態(tài)

智能視頻監(jiān)測系統(tǒng)是一個安全的管理體系，它將視頻采集、分析和報警管理等內(nèi)容集成在一個控制平臺上。自動跟蹤、鎖定、生成事件報告記錄、提示等聲光警報、視覺警告和電子地圖。值班人員及時對油氣管道進行智能視頻監(jiān)測和控制系統(tǒng)進行處理。通過對收集到的圖像資料進行分析，將場景和目標(biāo)區(qū)別開來，以智能識別并判斷在監(jiān)視的目標(biāo)中存在是否有安全威脅，以及可能出現(xiàn)的哪些威脅。它主動預(yù)警，及時提醒管理者。通過3D數(shù)字減噪、視頻滲透、寬動態(tài)和視頻防抖預(yù)處理，然后對圖像進行壓縮、搜索、還原和拼接進行后處理，并使用了強大的視頻分析功能對人員和汽車進行識別、計算數(shù)量、行為分析，目標(biāo)跟蹤，視頻診斷。

智能視頻檢測監(jiān)控系統(tǒng)分為前端集成模式、后端聚合模型和前端聚合模式三種。所有的目標(biāo)識別、跟蹤、動作判斷和報警都是由安裝在前端集成系統(tǒng)的智能分析裝置完成的。該系統(tǒng)需要高于前端智能分析模塊的數(shù)據(jù)庫，前端系統(tǒng)和監(jiān)控中心的通訊帶寬也較高。小前端攝像機僅需完成基礎(chǔ)圖像的采集，后端的中央集中系統(tǒng)控制室就可以進行智能圖像的處理。監(jiān)控中心能夠分析并處理大量的前端攝像頭，以收集圖片并在前端系統(tǒng)與監(jiān)控中心進行通訊。對帶寬的要求較高，后端集中系統(tǒng)能夠建立相對完整、復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫。前端與后端的混合是一種復(fù)雜系統(tǒng)，在實際的應(yīng)用程序中，前端與后端的集成化和后端的集中化是一種復(fù)雜系統(tǒng)。

近幾年來，智能視頻分析技術(shù)在電力、煤炭、公共安全和交通等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。油田關(guān)閉，長輸油氣管道在油氣中有很大的應(yīng)用，但仍存在著一些問題。環(huán)境的復(fù)雜度增加將導(dǎo)致失誤。隨著報告的提高，難以實現(xiàn)預(yù)期分析的目標(biāo)和應(yīng)用效果；在實際應(yīng)用中，有多個監(jiān)測目標(biāo)存在，當(dāng)前智能分析系統(tǒng)不能完全消滅誤報影響；行為判斷力差，行為判斷力弱，功能識別力差。技術(shù)上的要求很難達(dá)到。大量的監(jiān)視數(shù)據(jù)要求CPU和網(wǎng)絡(luò)帶寬，這對CPU和網(wǎng)絡(luò)速度都有很高要求。

(2)應(yīng)用困難

油氣管道智能視頻探測監(jiān)測系統(tǒng)的核心技術(shù)包括對運動目標(biāo)進行視頻序列檢測，以及對運動目標(biāo)進行檢測，分類，跟蹤，行為識別，判斷和預(yù)警。檢測運動目標(biāo)主要采用幀差、背景減法、光流等方法。目標(biāo)劃分主要分為人和車兩大類。運動目標(biāo)追蹤包括以活動的輪廓為基礎(chǔ)，以及基于特征跟蹤，以及基于模型為基礎(chǔ)的跟蹤。目前的系統(tǒng)應(yīng)用程序還面臨著以下幾個挑戰(zhàn)：

目前的智能監(jiān)測技術(shù)還沒有形成一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和明確的概念，對智能監(jiān)測產(chǎn)品感知和實際功能存在偏頗。

序列圖像中包含了許多特征信息，可用來跟蹤目標(biāo)，如運動的目標(biāo)、顏色、邊緣和紋理，但是目標(biāo)的特征信息很難選擇，需要不斷地積累經(jīng)驗。

在目標(biāo)的部分無可見或完全遮擋的情況下，目標(biāo)信息將丟失，并對跟蹤的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。使用統(tǒng)計法預(yù)測目標(biāo)的位置和尺寸不能完全解決嚴(yán)重遮擋的問題，因此必須對遮擋表現(xiàn)特征和目標(biāo)的相應(yīng)關(guān)系進行精確處理。

高清視頻在線監(jiān)測技術(shù)對主要油氣運輸管道的沿線情況監(jiān)控監(jiān)測有一定可行性。高清視頻傳輸要求要比網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸更加嚴(yán)格。在進行設(shè)計整個系統(tǒng)時，有必要對網(wǎng)絡(luò)攝像機的接口像素、攝影機接口數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)接口寬度等多個參標(biāo)因素進行綜合評估，并通過綜合分析考慮其在應(yīng)用整個系統(tǒng)時的選擇。

(3)展望

以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的石油和天然氣管道智能視頻檢測系統(tǒng)，將發(fā)展為一個新的可視化網(wǎng)絡(luò)。隨著有關(guān)技術(shù)的成熟，未來在更多油氣長途管道安裝固定高清視頻探測和監(jiān)控系統(tǒng)，并將在集成生產(chǎn)單位中使用本地的視頻監(jiān)測系統(tǒng)，以擴展應(yīng)用面積。

數(shù)據(jù)綜合分析考慮傳統(tǒng)視頻圖像檢測設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)硬件、網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)視頻數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，選擇出最適合系統(tǒng)視頻監(jiān)測解決方案。對于大型、復(fù)雜的智能油氣下水管道運輸網(wǎng)絡(luò)，前端和后端智能混合的數(shù)據(jù)應(yīng)用集成模式將逐漸成為我國智能油氣視頻數(shù)據(jù)探測和油氣監(jiān)控信息系統(tǒng)未來發(fā)展的重要方向。

隨著智能云計算技術(shù)和智能大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，智能環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)從現(xiàn)在的各種集中式監(jiān)測系統(tǒng)合作發(fā)展到如今網(wǎng)絡(luò)化的合作，利用智能云計算平臺的強大優(yōu)化計算環(huán)境功能快速對周圍環(huán)境溫度變化數(shù)據(jù)進行環(huán)境調(diào)度分析設(shè)計，為實現(xiàn)使用智能云計算平臺的高效度優(yōu)化計算環(huán)境功能，設(shè)計師提出合理的環(huán)境調(diào)整調(diào)度方法。并且它是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、協(xié)調(diào)中繼跟蹤等功能的一種算法。同時，有必要設(shè)立一個互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，即視頻監(jiān)測數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)檢測和監(jiān)控中心，用于監(jiān)測視頻。

5.結(jié)束語

由于現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)的迅速應(yīng)用發(fā)展，以及逐步成熟、完善的工業(yè)視頻遠(yuǎn)程智能油氣分析監(jiān)測工具，油氣運輸管道的視頻智能油氣探測以及監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)有著廣闊的工業(yè)用途。實際技術(shù)使用生產(chǎn)過程中需要嚴(yán)格結(jié)合我國油氣運輸管道的實際經(jīng)營情況及采用相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)。選擇全面的因素，如特征和成本等。智能視頻監(jiān)測技術(shù)改變了目前油氣管道檢測的方式，為智能管道網(wǎng)絡(luò)運行和維修提供技術(shù)支持。