隨著油田現(xiàn)代化管理進(jìn)程的不斷加快，迫切需要一種全天候的、24小時(shí)無人值守的監(jiān)控方式，以保證采油井、輸油管和儲油罐不會因復(fù)雜的工作狀況、工作人員的違章操作、而停止工作。下面結(jié)合深圳榮通達(dá)公司研制開發(fā)的油田無線數(shù)字微波網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在某油田的應(yīng)用為例，就無線視頻監(jiān)控與大家共同探討一下。
系統(tǒng)功能需求
油田采油站總體目標(biāo)要實(shí)現(xiàn)無人值守作業(yè)，系統(tǒng)實(shí)施后應(yīng)能達(dá)到如下功能：
1、實(shí)時(shí)監(jiān)視、實(shí)時(shí)記錄：中心控制室能全天侯地對采油作業(yè)區(qū)進(jìn)行全程監(jiān)視，當(dāng)盜、搶原油事件發(fā)生時(shí)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程告警，能實(shí)時(shí)記錄過程狀況，可以為事后偵破提供可靠的證據(jù)。
2、遠(yuǎn)程指導(dǎo)：中心控制室能對施工及設(shè)備維修人員進(jìn)行遠(yuǎn)程操作指導(dǎo)。
3、遠(yuǎn)程告警：當(dāng)油井原油泄露時(shí)，在中心控制室能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程告警。
4、設(shè)備工作狀態(tài)檢測：如果發(fā)生抽油機(jī)工作過程中突然停機(jī)或抽油機(jī)關(guān)閉狀態(tài)時(shí)突然啟動(dòng)，中心控制室都要能提供實(shí)時(shí)檢測，并聲光報(bào)警（根據(jù)用戶要求，還可以增加語音告警和雙向語音通話）。
5、監(jiān)控圖像數(shù)字化存儲：采油站現(xiàn)場監(jiān)視圖像經(jīng)數(shù)字化壓縮后存入硬盤，并可以日期、時(shí)間、監(jiān)測站點(diǎn)名稱為檢索關(guān)鍵字能隨時(shí)進(jìn)行查詢。
6、設(shè)備性能先進(jìn)：設(shè)備選型要保證技術(shù)領(lǐng)先、性能可靠、操作簡便、實(shí)用；并要維護(hù)簡單、性價(jià)比最優(yōu)、適當(dāng)留有擴(kuò)展余地。
7、系統(tǒng)功能完善：監(jiān)控中心能隨時(shí)掌握監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的情況，能檢查各個(gè)重點(diǎn)部位的安全狀態(tài)，能及時(shí)處理突發(fā)事件，并自動(dòng)進(jìn)行錄像，錄像資料要方便查詢。
8、操作簡單實(shí)用：智能化設(shè)計(jì)，盡量減少系統(tǒng)安裝的復(fù)雜性，系統(tǒng)要穩(wěn)定可靠，維護(hù)簡單。
系統(tǒng)方案選擇
鑒于油田通常分布在沼澤荒漠區(qū)域，又具有通訊不便、布點(diǎn)分散、人員稀少等特點(diǎn)，所以要通過敷設(shè)線纜來實(shí)現(xiàn)油田監(jiān)控是比較困難的。然而無論是安防監(jiān)視還是對設(shè)備的檢測管理，油田監(jiān)控又是非常重要。針對油田的這些特點(diǎn)和困難，如何來實(shí)現(xiàn)油田安防監(jiān)控和設(shè)備檢測呢？
無線數(shù)字微波作為新的傳輸方式，已經(jīng)在許多行業(yè)得到了應(yīng)用。它將傳統(tǒng)的模擬圖像進(jìn)行數(shù)字打包、通過無線數(shù)字微波網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
在技術(shù)上其是利用無線網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器把模擬圖像信號轉(zhuǎn)換成壓縮的數(shù)字信號，然后通過微波進(jìn)行遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)傳輸。
無線網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器視頻算法采用了MPEG4或H.264的標(biāo)準(zhǔn)算法；具備TCP/IP等多種傳輸協(xié)議；符合Wi-Fi、支持IEEE802.11b/G、SNMP網(wǎng)絡(luò)管理；提供 64 位和 128 位 WEP 加密措施；支持點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、傳輸距離可達(dá)10公里～20公里（RO-2400為10公里，RO-2400A傳輸距離為20公里），并經(jīng)中繼后可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的傳輸距離，能實(shí)現(xiàn)與多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境兼容。
隨著無線網(wǎng)絡(luò)傳輸和接入設(shè)備的日益成熟、完善，無線網(wǎng)絡(luò)以其方便快捷的通訊優(yōu)勢迅速在各種地形條件較差的環(huán)境中得到迅速應(yīng)用。目前無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠提供11M、54M、108M等穩(wěn)定的系統(tǒng)帶寬，可以滿足音視頻多媒體數(shù)據(jù)的傳輸要求。所以網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)和無線傳輸技術(shù)的結(jié)合將是未來的發(fā)展趨勢之一，其在油田的應(yīng)用將會越來越廣泛。
系統(tǒng)實(shí)施方案
系統(tǒng)將按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在油田作業(yè)區(qū)、工作區(qū)、生活區(qū)等處都設(shè)置安防監(jiān)控設(shè)備；在采油井、抽油機(jī)等處設(shè)置設(shè)備監(jiān)測管理設(shè)備；在油田系統(tǒng)總部設(shè)置遠(yuǎn)程統(tǒng)一監(jiān)管設(shè)備，其功能包括警情處理，數(shù)據(jù)報(bào)表分析，遠(yuǎn)程管理等任務(wù)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖
油田監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端攝像設(shè)備、無線微波傳輸設(shè)備、監(jiān)控中心接收主機(jī)設(shè)備等三部分構(gòu)成。
前端攝像設(shè)備
前端攝像系統(tǒng)又由二種組成方式：即無線微波視頻服務(wù)器+帶紅外夜視模擬攝像機(jī)、或無線微波發(fā)射器+視頻服務(wù)器+高速球（常規(guī)監(jiān)控設(shè)備）。根據(jù)實(shí)際需要，在前端油井安裝具有紅外夜視功能、220倍一體化攝像機(jī)，并配置帶雨刷及具除塵溫控功能的全天侯防護(hù)罩，使其在夜間也能清楚地看見監(jiān)控的目標(biāo)。
為了實(shí)現(xiàn)全方位大視野的監(jiān)視，前端在一些位置還安裝了320倍高速球。前端監(jiān)控點(diǎn)位置的選擇，首先應(yīng)安裝在油井、施工作業(yè)區(qū)、抽油機(jī)區(qū)、儲油罐區(qū)、生活區(qū)等處，要求視野寬闊、無障礙、監(jiān)控范圍大。
為了減少遠(yuǎn)距離圖像的抖動(dòng)，攝像機(jī)的安裝也要確保牢固穩(wěn)定，一般攝像機(jī)被安裝在鐵塔上，由于油田監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備都安裝在野外，其實(shí)際高度要高過附近的山丘和樹木。安裝攝像機(jī)的鐵塔強(qiáng)度要高，否則圖像會產(chǎn)生晃動(dòng)現(xiàn)象。鐵塔接地要求非常嚴(yán)格，接地電阻一定要小于4歐姆。
為了實(shí)現(xiàn)對前端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制等，系統(tǒng)在前端相關(guān)設(shè)備處安裝井口油壓溫濕度探測模塊、抽油機(jī)電源電流電壓檢測模塊、原油流量數(shù)據(jù)采集模塊等等，這些數(shù)據(jù)檢測采集模塊隨同音視頻信號被就近接入到無線數(shù)字微波視頻服務(wù)器，經(jīng)數(shù)字化壓縮后，透過無線數(shù)字微波網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程傳輸?shù)接吞锏谋O(jiān)控中心。
無線微波網(wǎng)絡(luò)及傳輸設(shè)備
由于油田的油井分布區(qū)域很廣，傳輸不可能采用敷設(shè)線纜（或光纜）的方式。因此應(yīng)首先考慮無線傳輸方式。選用無線數(shù)字微波傳輸方式使施工方便，造價(jià)低廉，圖像實(shí)時(shí)傳輸、清晰，傳輸頻率可以在同頻點(diǎn)多路傳輸，節(jié)省寶貴的無線頻率，并且可根據(jù)傳輸距離的遠(yuǎn)近、現(xiàn)場自然條件的不同，其功率的大小按要求配制，在遇障礙物阻擋的情況下可采用數(shù)字微波中繼方式。系統(tǒng)中無線傳輸設(shè)備由無線微波視頻服務(wù)器、無線微波發(fā)射器、無線微波接收器、無線中繼器等設(shè)備組成。
監(jiān)控管理中心功能及設(shè)備組成
在監(jiān)控中心通過RO-2400數(shù)字微波機(jī)將信號接收并傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的綜合管理主機(jī)，在油田監(jiān)控管理軟件的控制下，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控、實(shí)時(shí)圖像記錄、前端設(shè)備數(shù)據(jù)采集分析和控制等綜合任務(wù)。同時(shí)綜合管理主機(jī)還將為遠(yuǎn)程油田系統(tǒng)總部提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，保證上級指揮機(jī)構(gòu)可以在分控室遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對前端油田工作的管理。
在管理中心，可設(shè)置多層分控監(jiān)管，可以有效地實(shí)現(xiàn)監(jiān)管下屬各個(gè)采油站點(diǎn)的實(shí)時(shí)工作情況，并對上傳的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)表分析。管理人員也可以利用無線網(wǎng)絡(luò)通訊平臺和各個(gè)采油站點(diǎn)的工作人員進(jìn)行語音交流。
在管理中心，可實(shí)時(shí)監(jiān)視油井現(xiàn)場及重點(diǎn)部位的工作狀況，同時(shí)能將上述部位的圖像實(shí)時(shí)地記錄下來，可以把重要的情況拍成照片單獨(dú)儲存，可隨時(shí)調(diào)閱。
系統(tǒng)具有的高畫質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)視和錄像功能、圖像自動(dòng)偵測功能、自動(dòng)報(bào)警功能、前端數(shù)據(jù)采集分析控制功能、與常規(guī)閉路監(jiān)控設(shè)備充分兼容功能等等，都充分地體現(xiàn)了該系統(tǒng)能完全適合油田的實(shí)際需求，并能取得了良好的應(yīng)用效果。
監(jiān)控管理中心設(shè)備主要由綜合管理主機(jī)（含管理軟件）、存儲設(shè)備、電視墻等設(shè)備組成。系統(tǒng)還能透過油田系統(tǒng)內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置多個(gè)監(jiān)管分控室，以實(shí)現(xiàn)各級領(lǐng)導(dǎo)部門能對前端油井的工作進(jìn)行監(jiān)督和管理。
系統(tǒng)主要功能特點(diǎn)
本方案選擇的無線數(shù)字微波視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要有下列的功能特點(diǎn)：
1.無線微波視頻服務(wù)器集視頻服務(wù)器功能、微波發(fā)射功能等于一體，設(shè)備安裝方便快捷、可被靈活地安裝在任何的監(jiān)控點(diǎn)。
2.采用超大規(guī)模集成電路、低功耗工業(yè)級設(shè)計(jì)，－30℃～65℃寬闊的工作溫度，能滿足油田惡劣的應(yīng)用環(huán)境。
3.數(shù)字傳輸抗干擾性能強(qiáng)，不受高壓電磁、廣播電視、移動(dòng)通信等設(shè)備的干擾。
4.可以在控制中心遠(yuǎn)程遙控油井?dāng)z像機(jī)開/關(guān)、微波發(fā)射機(jī)開/關(guān)、現(xiàn)場燈光開/關(guān)、可變鏡頭的變倍、聚焦、光圈和電動(dòng)云臺的水平、俯仰等。5防盜竊裝置，由于監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在荒郊野外，因此為了防止盜竊和破壞，系統(tǒng)可在前端監(jiān)視點(diǎn)設(shè)置報(bào)警探頭，一旦有人靠近設(shè)備，將會以聲光方式向監(jiān)控中心自動(dòng)上傳報(bào)警信號。
6、無線微波視頻服務(wù)器DC12V供電耗電低、傳輸距離遠(yuǎn)、音視頻同步實(shí)時(shí)傳輸、信號清晰無失真、D1圖像傳輸效果。高級鋁合金外殼、散熱快、密封效果好、抗干擾性強(qiáng)。
7、控制性能：控制通道采用一對多點(diǎn)、云臺控制信號通過無線數(shù)字微波同時(shí)發(fā)射到各監(jiān)控點(diǎn)，前端監(jiān)控點(diǎn)解調(diào)出控制數(shù)據(jù)送給解碼器，解碼器根據(jù)地址碼來判斷是否解碼。
8、提供完善的實(shí)時(shí)監(jiān)控、設(shè)備管理、權(quán)限控制、錄像策略、系統(tǒng)日志管理、報(bào)警系統(tǒng)管理、圖像管理、人員管理等功能。
9、前端監(jiān)控系統(tǒng)錄像策略包含定時(shí)錄像、手動(dòng)錄像、報(bào)警聯(lián)動(dòng)錄像、視頻移動(dòng)錄像等多種類錄像模式。管理員可以在重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)時(shí)段啟用定時(shí)錄像功能，在報(bào)警設(shè)備防區(qū)可設(shè)置報(bào)警聯(lián)動(dòng)錄像功能，當(dāng)有警情的時(shí)候可以自動(dòng)聯(lián)動(dòng)報(bào)警錄像。
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