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采油井智能监控分析技术在油田视频监控中的应用
2014/8/11 10:37:00      来源:《中国安防》    作者:蒋丰
    石油作为人类生产生活的主要能源,具有不可替代的地位。油田在国家经济及其所在的地方经济中承担着重要角色,保障石油开采、油气运输、生产炼化、石油化工等各个环节相关设备的正常运转成为石化企业的重要工作之一。

  概述
  石油作为人类生产生活的主要能源,具有不可替代的地位。油田在国家经济及其所在的地方经济中承担着重要角色,保障石油开采、油气运输、生产炼化、石油化工等各个环节相关设备的正常运转成为石化企业的重要工作之一。
  随着油田信息化建设的推进,油田企业内部管理从粗放型向集约型过渡,加强了对油田生产过程的集中管理,建立了包括油井远程视频监控、集输站库自动化监控等多系统的监控平台,以充分利用监控系统保证原油采集、输送安全。
  如何将现有油田打造成高度智能化的数字油田已成为众多厂商的当务之急,海康威视作为领先的安防产品及行业解决方案提供商,对数字油田提出了部分智能化应用方案,在胜利油田、广东省石油加油站等已经广泛应用。

  行业现状
  目前,部分油田已经安装了模拟视频监控系统,但大多数监控是独立运行的,没有联网监控,也没有智能分析,油田监控中心无法对前端油田的视频进行查看,如出现设备被盗、各种事故等很难进行事后跟踪查询,存在很大的安全隐患;如需查看现场图像,也不能在中心进行查看,需要到达油田现场才能查看,带来很大的不便;同时监控中心运行人员不可能24小时实时盯着视频画面查看,智能分析人员跟踪就成了监控中心必不可少的功能;另外,即使部分油田已经联网,可在监控中心查看前端图像,但是图像不够清晰,不能看清现场细节。因此,在所有油田安装高清智能视频监控系统就成了当前工作的重中之重。

  方案具体设计
  1.设计思路
  该方案设计时以实际应用为出发点,主要遵循以下原则:可靠性、兼容性、先进性、扩展性、易管理性、易维护性、安全性。该方案采用了海康威视视频智能分析技术的应用,配套了iVMS-8800石油石化综合监控平台软件,智能分析功能强大,可根据石油系统自身管理要求和监控现状做进一步的定制开发,充分体现监控安全防范管理的效率。
  2.设计目标
  针对油田的系统现状,该方案采用了iVMS-8800平台视频监控软件,建立了一套适应油田安全生产的现代化综合智能监控系统,对前端的运行、业务、设备等进行管理,并满足上级平台集中管理、分层查看、分级监督的需求,实现油田高清智能视频监控。
  3.系统整体组网拓扑
  数字油田视频联网监控系统为分层、分区的分布,油田视频联网监控系统主要由油田中心调度平台、转油站平台构成,配合传输网络组成一个完整的多级联网系统。
                                         
  根据上述拓扑图可以看出,前端系统对站内的视频监控系统进行了整合,主要负责对油田视频信息进行采集、编码、存储及上传,并根据制定的规则进行自动化联动。数字油田视频联网监控系统的网络承载于传输网络综合数据网,用于前端与平台、平台之间的通信,所有前端高清摄像机通过千兆光纤网络上传至转油站,转油站和总控中心采用千兆网络实现所有视频的传输。
  由于系统功能及需求众多,本文仅针对最前端油田采油井的智能应用进行简单阐述。
  4.采油井智能监控应用
  采油井智能分析监控系统主要由视频监控系统和光缆振动报警系统组成,实现对油田现场的视频图像采集和周界防范。当光缆振动探测报警系统发生报警时,将报警信号传输给视频监控系统,实现球机自动调用到预置位,对报警区域进行图像查看,自动跟踪布防区域内出现非法入侵的人员或车辆,能够直观的将现场情况反馈到监控中心。

                             
  油田采油工区各个采油点之间相距几百米,有的则相距数公里,分布比较散,各地的井场甚至没有保安人员,因此,采油机和井场的油气储存设备等均是安全防范的重点对象。部分采油点存在偷窃石油,盗取天然气现象,对井场设备进行破坏或者盗窃,给国家财产带来损失的同时也给现场人员安全带来隐患。
  现场采油机较为集中状态下,需要针对每台设备进行定点监控,如果采用人工的方式通过远程视频监控对偷油盗气行为进行监控,会存在诸多问题:人工长期监控会引起疲劳,难以24小时不间断对采油点现场情况进行监控;人工发现采油点现场出现疑似偷油盗气现象时,需要手动操作监控设备来确认现场人员身份,工作效率低;监控中心不能将所有采油点的视频同时呈现在监控大屏上,造成大多数采油点没有被安保人员实时监控等。
  综合上述因素,海康威视提供一整套智能视频监控解决方案来对井场实现24小时全天候监控,无需人工干预,对现场出现的人员或者车辆靠近采油/气设备行为进行检测,具体实现功能如下:
  当发现疑似盗窃或破坏行为时通过安装在监控中心的扬声器发出语音或者声音报警,语音报警可以播报现场矿井编号等内容或自定义(如在井场安装扬声器,可在现场发出报警);
  在触发报警瞬间抓拍现场图片作为举证依据;
  对触发报警的事件进行录像作为现场历史信息记录;
  可利用一个球机对现场多个采油机进行轮流监控;
  对正常设备维护工作人员进入井场引起误报情况进行“暂时撤防”处理,以最大程度减少误报;
  5.采油井智能监控系统功能特点

  对采油机附近出现偷油盗气行为进行检测
  对于采油井附近出现的各种行为进行智能分析处理,不需要对监控场景绘制规则,采用全屏检测即可实现。
  该智能分析功能可实现“区域入侵”报警功能,即当监控画面中出现可疑人员或车辆时,对其进行跟踪监控识别,并生成绿色识别框,如图3-5-1所示;若该人员或车辆长时间在该区域内进行徘徊、逗留时(持续时间可设置)触发报警,并通知调控中心对现场情况进行核实,若该人员或车辆为正常行为,则人工消除报警信息;若该人员或车辆为非法闯入,则可联动报警并可通过前端智能球机的报警输出到扬声器进行警告。
                                       
  智能的自学习功能
  采油井现场工作的采油机采用往复运动,对于前端的智能分析球机来说,属于其动态监测范围,容易引起误报,给中心工作人员造成较大的工作负担。为此,该公司开发了智能的自学习功能,无需人工干预,系统对视频中的各种运动轨迹进行自学习,判断运动物体属性。
  当智能分析球机停止运动时,系统会通过自学习功能判断并屏蔽抽油机引起的运动,从而避免由于抽油机往复运动引起的误报。自学习过程需要一定时间,根据采油机驴头运动的频率耗时在1~2分钟左右;自学习无需人工触发,系统自动完成;自学习期间不会报警;若采油机由静止状态转变为运动状态,系统会重新学习,但学习期间可能存在误报。
  如果智能分析球机有两个场景需要切换,对同一个场景不需要学习两次,第二次切换到某场景时,可以利用之前的学习结果。
  自学习之前和自学习之后对比如图3-5-2,红色框表示抽油机往复运动引起的误报。
                     
  单球机实现对多采油机监控功能
  油田的采油井在同一个区域内有时存在多个采油机,那么为了减少项目投资,增加智能分析球机的利用率,该公司在此基础上提供了基于多台采油机之间架设一台智能球机的解决方案,该智能球机可以对周围多个采油机实现轮流监控。
                         
  按照上述的需求,对智能分析球机设置多个预置位(球机在某角度和焦距的状态可以设置为一个预置位,一台球机最多可以设置十个预置位,即可对十台抽油机进行轮流监控),球机每隔若干时间更换预置位,对不同抽油机环境进行检测,间隔时间可设置。演示见图3-5-3。球机只在静止状态时开始对视频进行分析并报警,球机运动过程中不会报警。
  球机在非预置位时,如果若干时间内无操作,球机将自动回到上一个预置位。这样可以预防如下情况发生:当球机被人为转动但操作人员忘记将球机返回预置位,球机将不对井场视频进行智能分析,此时出现盗窃行为时将造成漏报。

  现场盗窃行为取证
  油田的采油井区域内采用智能跟踪球机实现智能监控,智能跟踪球机具备全自动跟踪功能,当发现现场出现疑似盗窃者会自动拉伸焦距对疑似人员进行跟踪,看清其面部和体型特征。在触发规则时截图、在镜头拉伸过程中拍摄视频,这些图片和视频可以作为证据供日后参考、举证。球机可以设置跟踪范围,通过球机限位功能来实现,限制球机上下左右的跟踪范围。
  若采用普通球机则需要配合后端分析仪的方案,当发生偷盗事件时只能对现场情况进行全局录像、截图,不能对疑犯进行跟踪并看清面部、特性特征。

  现场正常工作人员引起大量误报的消除措施
  由于井场设备需要日常维护,所以正常工作人员会出现在井场内对设备进行检修和维护,智能视频监控系统无法区分井场中的人员是在对设备进行检修还是在盗窃油气,所以往往出现误报情况。
  针对此类问题,该公司采用iVMS-8800平台软件配合,设置布防和撤防,在监控中心软件操作界面上增加“暂时撤防”按钮,当现场出现疑似犯罪行为报警,监控室工作人员如果发现是正常工作人员在现场作业,可以点击暂时撤防按钮,之后的若干分钟内系统将不再报警,若干时间后智能分析将再次启动,重新对现场进行智能检测,屏蔽报警的时间可设置。这样做可以最大程度简化系统硬件建设,增加系统稳定性的同时最大程度减少误报。
  6.优势分析
  智能分析技术应用于数字油田监控,可对油田的周界防范起到明显作用,警戒线穿越、警戒区域入侵、进入/离开警戒区域、翻越围栏、区域徘徊、人员聚集、物品遗留/拿取等不同行为的检测及报警功能。
  智能自动跟踪功能,可对区域内出现的移动物体进行自动跟踪识别,具备行为分析、人脸抓拍等功能,跟踪时自动完成对人或非人跟踪目标的检测,并完成躯体分析,始终保证人体头部在跟踪过程中清晰可见,有效避免了跟踪人时无法看到人脸的问题。
  智能监控系统平台中的智能分析部分能提供多种不同的实用功能,并可按照用户的不同需求进行定制,适用于各类监控系统中,减少设备的误报率,提供工作效率等,可广泛应用于油田的各种复杂工作场景。
  结语
  该公司主研发的高清智能分析球机及配套的iVMS-8800平台软件,对油田进行安全防护。自动跟踪球机能够实现区域入侵、穿越警戒面等行为的自动分析识别,对嫌疑行为进行自动放大跟踪,实现对油田油机加强防护的作用,达到24小时自动防护的目的,较大幅度减少工作人员的工作负担,提高了工作效率。
  通过上述油田的实际应用,可看出此类方式可在其他油田进行复制推广,将油田的智能监控应用提升到一个新的高度,向着一个真正意义上的智能型的数字化油田前进了一大步。


编辑:侯雨婷
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