近年來(lái)，為了滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要，國(guó)家對(duì)油氣管線(xiàn)建設(shè)的投入逐步加大，在全國(guó)形成了縱橫交錯(cuò)的石油天然氣輸送管線(xiàn)。

2009-2015年期間，國(guó)家規(guī)劃在東南、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海、中南地區(qū)四個(gè)重點(diǎn)目標(biāo)市場(chǎng)新建支線(xiàn)管道約8000公里。其中包括如下管線(xiàn)：

1.環(huán)渤海地區(qū)規(guī)劃新建秦沈線(xiàn)、陜京三線(xiàn)、山東管網(wǎng)等干線(xiàn)管道；

2.中南地區(qū)規(guī)劃建設(shè)西二線(xiàn)、西三線(xiàn)干線(xiàn)及十堰支干線(xiàn)、湘潭支干線(xiàn)；

3.東南沿海規(guī)劃建設(shè)西二線(xiàn)、西三線(xiàn)、中緬管道、福建支干線(xiàn)；

4.長(zhǎng)三角地區(qū)規(guī)劃建設(shè)西二線(xiàn)上海支干線(xiàn)、金華-麗水-溫州-臺(tái)州支線(xiàn)及如東-南通-江都管道。

屆時(shí)將形成一個(gè)以西一線(xiàn)、西二線(xiàn)、西三線(xiàn)、陜京一二三線(xiàn)、川氣東送線(xiàn)等為主的油氣集輸網(wǎng)絡(luò)，橫貫東西、縱貫?zāi)媳钡奶烊粴饣A(chǔ)管網(wǎng)將對(duì)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大的影響。

既往以來(lái)，石油石化、天然氣行業(yè)一直是國(guó)家安全防范的重點(diǎn)行業(yè)，一旦發(fā)生火災(zāi)或爆炸等事故，將會(huì)造成重大的人員傷亡和國(guó)家財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。因此，在石油天然氣集輸領(lǐng)域，為保證對(duì)整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)控，確保人員、裝置設(shè)備的絕對(duì)安全，建立一套智能化、高可靠性的石油管道綜合聯(lián)網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)顯得非常迫切而重要。

本文重點(diǎn)闡述輸氣管線(xiàn)站場(chǎng)的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)和激光對(duì)射周界防范系統(tǒng)。

總體目標(biāo)

總體目標(biāo)需滿(mǎn)足一下三個(gè)方面。

1、對(duì)于視頻監(jiān)控而言，石油管線(xiàn)沿線(xiàn)各站場(chǎng)以站內(nèi)本地監(jiān)控、站內(nèi)本地存儲(chǔ)、站內(nèi)本地管理為主，遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程管理為輔。本地監(jiān)控、存儲(chǔ)和管理功能不依賴(lài)于遠(yuǎn)程設(shè)備，當(dāng)傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，站內(nèi)系統(tǒng)應(yīng)能保證獨(dú)立正常運(yùn)行和正常操作。

2.監(jiān)控系統(tǒng)的管理（系統(tǒng)設(shè)置、權(quán)限管理等）、控制（操作鏡頭）、顯示（屏幕切換）和存儲(chǔ)（錄像）各自相對(duì)獨(dú)立，某一部分出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響到其他部分。

3.工業(yè)電視系統(tǒng)必須與周界防范系統(tǒng)及消防系統(tǒng)等進(jìn)行有效的聯(lián)動(dòng)。

需求分析

石油天然氣管道需要對(duì)沿線(xiàn)的首站、分輸站、清管站、壓氣站、聯(lián)絡(luò)站、監(jiān)控閥室、RTU 閥室、末站等重要場(chǎng)所進(jìn)行全面的監(jiān)控，防止各種生產(chǎn)事故的發(fā)生。

同時(shí)，系統(tǒng)需要監(jiān)視站場(chǎng)工藝裝置區(qū)、場(chǎng)區(qū)、大門(mén)等區(qū)域內(nèi)設(shè)備的工作、人員活動(dòng)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)或確認(rèn)設(shè)備故障、火災(zāi)以及非法入侵等安全隱患，并支持聯(lián)動(dòng)周界防范、消防等子系統(tǒng)。上級(jí)主管部門(mén)可以隨時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況，以便在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況作出正確的指揮策略。

現(xiàn)分別從本地監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控兩個(gè)方面來(lái)描述系統(tǒng)的用戶(hù)需求。

本地監(jiān)控需求（一級(jí)監(jiān)控中心）

視頻監(jiān)控

本地監(jiān)控主要是為了了解整個(gè)站場(chǎng)內(nèi)人員工作及設(shè)備運(yùn)行的情況，攝像前端將拍攝的圖像傳送到站控室，實(shí)現(xiàn)全部監(jiān)控功能，以便及時(shí)處理突發(fā)事件，監(jiān)控功能主要包括：采集、傳輸及切換顯示單個(gè)或多個(gè)圖像；存儲(chǔ)和調(diào)用各路圖像；通過(guò)對(duì)攝像機(jī)云臺(tái)、鏡頭動(dòng)作的控制以達(dá)到更好的監(jiān)視效果。閥室為無(wú)人值守場(chǎng)所，視頻監(jiān)控設(shè)備只設(shè)置攝像機(jī)和視頻服務(wù)器，無(wú)存儲(chǔ)和監(jiān)視終端，視頻圖像通過(guò)SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)傳至鄰近的站場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視和存儲(chǔ)。

本地監(jiān)控視頻路數(shù)一般不超過(guò)16路，需滿(mǎn)足全天24 小時(shí)不間斷錄像。也可設(shè)置為周期計(jì)劃錄像、移動(dòng)偵測(cè)錄像或報(bào)警錄像等多種錄像模式，各路圖像全部保存，視頻存儲(chǔ)格式為D1時(shí)，錄像文件最長(zhǎng)可保存30 天左右。并可按照時(shí)間或事件等對(duì)錄像文件進(jìn)行搜索回放，也可將錄像文件轉(zhuǎn)存至光盤(pán)等其它存儲(chǔ)設(shè)備。

周界防范

在站場(chǎng)四周?chē)鷫Σ贾弥芙绶婪断到y(tǒng)，防止外來(lái)人員入侵進(jìn)行破壞。由于該場(chǎng)所為油氣高危場(chǎng)所，因此不能采用傳統(tǒng)的紅外對(duì)射以及電子圍欄，必須采用具備防爆功能的激光對(duì)射周界防范系統(tǒng)。

告警聯(lián)動(dòng)

每個(gè)站場(chǎng)安裝的SCADA 系統(tǒng)、周界防范系統(tǒng)和消防設(shè)備，均可同視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)；同時(shí)在站場(chǎng)控制室安裝聲光報(bào)警主機(jī)，與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)報(bào)警。

報(bào)警功能

系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)球機(jī)和槍機(jī)的移動(dòng)偵測(cè)功能。利用這個(gè)功能系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)當(dāng)人或車(chē)輛跨越預(yù)先設(shè)定的警戒線(xiàn)時(shí)發(fā)出報(bào)警；當(dāng)有物體（主要指人或車(chē)輛）移入畫(huà)面時(shí)發(fā)出報(bào)警。報(bào)警功能應(yīng)能根據(jù)要求布防或撤防。

系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)高速球機(jī)的移動(dòng)物體自動(dòng)跟蹤功能。移動(dòng)物體自動(dòng)跟蹤功能是指系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)某一監(jiān)控區(qū)域出現(xiàn)移動(dòng)人物或車(chē)輛時(shí)，能夠調(diào)動(dòng)攝像機(jī)的云臺(tái)、鏡頭等機(jī)構(gòu)對(duì)移動(dòng)物體進(jìn)行跟蹤拍攝，直到移動(dòng)物體超出前端攝像機(jī)的監(jiān)視范圍，本功能啟動(dòng)的同時(shí)能夠觸發(fā)報(bào)警和錄像。本功能可以通過(guò)前端攝像機(jī)或者后端的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器（編碼器）來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)平臺(tái)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

遠(yuǎn)程監(jiān)控需求（二級(jí)監(jiān)控中心）

站場(chǎng)本地的視頻信號(hào)通過(guò)SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的控制中心，遠(yuǎn)端的控制中心可依據(jù)權(quán)限實(shí)現(xiàn)對(duì)站場(chǎng)的前端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

整體規(guī)劃方案

工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)

油氣管道工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上可分為站內(nèi)本地監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，工藝站場(chǎng)屬于本地監(jiān)控，站內(nèi)本地監(jiān)控系統(tǒng)包括沿線(xiàn)各工藝站場(chǎng)配置的前端攝像機(jī)、各類(lèi)傳感器和后端的監(jiān)控、存儲(chǔ)、管理平臺(tái)；干線(xiàn)管理處、調(diào)控中心和主調(diào)控中心均屬于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)各遠(yuǎn)程監(jiān)控終端對(duì)下轄沿線(xiàn)工藝站場(chǎng)內(nèi)監(jiān)控視頻、告警數(shù)據(jù)和錄像等資料的調(diào)看，以及對(duì)工藝站場(chǎng)內(nèi)前端攝像機(jī)的控制。如（表一），對(duì)于特殊監(jiān)控場(chǎng)所的遠(yuǎn)端攝像機(jī)，如果需接入站場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，可采用光端機(jī)的方式接入。

周界報(bào)警系統(tǒng)

周界報(bào)警系統(tǒng)以報(bào)警控制主機(jī)為控制中心，報(bào)警控制主機(jī)負(fù)責(zé)報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)器的設(shè)防和撤防控制、探測(cè)器采集信號(hào)的處理、報(bào)警信號(hào)的輸出以及聯(lián)動(dòng)電視監(jiān)控系統(tǒng)。

在圍墻上方安裝激光對(duì)射探測(cè)器，組成不留死角的防非法跨赿的報(bào)警系統(tǒng)。一旦有人非法闖入，遮斷激光射束，就可立即報(bào)警至站場(chǎng)控制值班室，同時(shí)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。監(jiān)控前端提供預(yù)置位支持，警情發(fā)生區(qū)域的圖像自動(dòng)在顯示器上顯示，并進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像。

圍墻四角安裝激光對(duì)射報(bào)警探測(cè)器，位于防爆區(qū)域內(nèi)的收發(fā)終端須加裝防爆護(hù)罩。

平臺(tái)接入策略

前端站場(chǎng)視頻監(jiān)控內(nèi)容需接入中石油北京主調(diào)控中心的視頻監(jiān)控管理平臺(tái)，由于該平臺(tái)為既有平臺(tái)，且站場(chǎng)視頻監(jiān)控廠(chǎng)家設(shè)備多種多樣，接入平臺(tái)需做到各個(gè)主流廠(chǎng)家設(shè)備與平臺(tái)之間能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。目前采用的接入方式有2種：通過(guò)設(shè)備廠(chǎng)家提供的SDK包接入；通過(guò)設(shè)備廠(chǎng)家開(kāi)放接口協(xié)議接入。

系統(tǒng)架構(gòu)及功能實(shí)現(xiàn)

石油管道工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)通常采用以NVS（網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器）或嵌入式DVR（數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)）為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用三級(jí)組網(wǎng)：站場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)、地區(qū)監(jiān)控中心和調(diào)控中心監(jiān)控中心（如圖2）所示。從結(jié)構(gòu)上可分為站內(nèi)本地監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，除站內(nèi)本地外，地區(qū)監(jiān)控中心和調(diào)控中心的監(jiān)控中心均屬于遠(yuǎn)程監(jiān)控。

站內(nèi)本地監(jiān)控系統(tǒng)包括沿線(xiàn)各工藝站場(chǎng)配置的前端攝像機(jī)和后端的監(jiān)控、存儲(chǔ)、管理平臺(tái)部分。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)各遠(yuǎn)程監(jiān)控終端對(duì)下轄沿線(xiàn)工藝站場(chǎng)內(nèi)監(jiān)控視頻、錄像資料的調(diào)看，以及對(duì)工藝站場(chǎng)內(nèi)前端攝像機(jī)的控制。

此外本地站控視頻監(jiān)控系統(tǒng)還需接入中石油北京油氣調(diào)控中心的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由中心管理單元、設(shè)備接入代理、綜合視頻交換機(jī)、監(jiān)控終端等組成。綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要針對(duì)其下轄范圍內(nèi)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的接口軟件模塊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所有站場(chǎng)視頻監(jiān)控畫(huà)面、錄像的調(diào)看。

前端站場(chǎng)架構(gòu)

如（圖3）所示，當(dāng)編碼器采用多媒體接入單元（DVR或NVS）時(shí)，工藝站場(chǎng)視頻監(jiān)控點(diǎn)由前端的攝像機(jī)、多媒體接入單元（16路）、報(bào)警器、周界防范報(bào)警系統(tǒng)、音箱、話(huà)筒、煙感傳感器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、NVR、監(jiān)控終端等組成，前端視頻錄像存儲(chǔ)在NVR上。

監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)擔(dān)負(fù)著監(jiān)控系統(tǒng)的媒體數(shù)據(jù)采集和控制命令的執(zhí)行部分，是整個(gè)系統(tǒng)重要組成部分之一。主要完成視頻信息的采集、編碼、壓縮和傳輸，攝像機(jī)的控制和報(bào)警的輸入/輸出工作。一旦發(fā)生人員入侵、火災(zāi)等告警，系統(tǒng)則立即將告警呈現(xiàn)在監(jiān)控終端上，同時(shí)可聯(lián)動(dòng)聲光報(bào)警器、切換視頻。這時(shí)值班人員可通過(guò)站場(chǎng)內(nèi)的消防廣播系統(tǒng)通知相關(guān)人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)處理，或及時(shí)疏導(dǎo)其他人員撤離。

調(diào)控中心架構(gòu)

調(diào)控中心由中心管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、多媒體交換單元（解碼器）、監(jiān)控業(yè)務(wù)臺(tái)終端、管理業(yè)務(wù)臺(tái)終端、監(jiān)視器組成的電視墻、音箱、話(huà)筒、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等組成。

調(diào)控中心的視頻監(jiān)控平臺(tái)可調(diào)看所轄干線(xiàn)工藝場(chǎng)站的實(shí)時(shí)視頻、重要視頻可存儲(chǔ)在中心，同時(shí)可進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻的轉(zhuǎn)發(fā)。平臺(tái)軟件功能模塊主要包括中心管理模塊，接入管理模塊，視頻轉(zhuǎn)發(fā)模塊，數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊，多媒體交換單元模塊。

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

本項(xiàng)目系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)主要在以下幾個(gè)方面。

· 單點(diǎn)登陸，統(tǒng)一認(rèn)證，統(tǒng)一平臺(tái)；

· 電信級(jí)可靠性設(shè)計(jì)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；

· 松耦合架構(gòu)設(shè)計(jì)，多級(jí)中心互聯(lián)，獨(dú)立?；?；

· 開(kāi)放式系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)的COM和API接口；

· 遵循ONVIF國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，廣泛兼容主流前端設(shè)備；

· 運(yùn)用最新的移動(dòng)技術(shù)，體驗(yàn)貼身監(jiān)控服務(wù)；

· 智能路由技術(shù)，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載；

· 專(zhuān)業(yè)化系統(tǒng)網(wǎng)管，維護(hù)方便；

· 維護(hù)巡檢電子化，提高運(yùn)維工作效率。

結(jié)語(yǔ)

目前的站場(chǎng)監(jiān)控前端主要是以模擬標(biāo)清攝像機(jī)加編碼器接入為主，隨著視頻監(jiān)控的高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展，相信高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在新建的石油管道聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用會(huì)逐步增多，未來(lái)的石油管道工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)中，高清、智能一體化的設(shè)備將會(huì)逐步取代模擬前端視頻設(shè)備。

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