无线网络撬装视频系统在油田的研究与应用

王如涛　赵金龙　门虎　辛力

摘要：无线网络撬装视频监控系统利用视频压缩、无线传输、远程监控等技术，实现油田管理人员对现场油井运行状况、施工作业进行监控和管理，预防和杜绝现场违章施工或违规操作等现象发生，保证油井现场资产、生产安全。

关键词： 无线网络；视频；监控和管理；安全

中图分类号：TP2 文献标识号：A 文章编号：2095-2163（2014）02-

Wireless network skid mounted video system research and application in Oilfield

WANG Rutao， ZHAO JinLong， MEN Hu， Xin Li

（ Shixi Field operational zone of Xinjiang Oil Field Company， Karamay 834000，China ）

Abstract： By using video compression， wireless transmission， remote monitoring technology installed video surveillance system of wireless network to pry， the paper implements oilfield management personnel to supervise operation status， the oil well construction operations， prevents and puts an end to the illegal construction and illegal operations phenomenon， which ensures safety in production and the oil field assets.

Key words： Wireless network； video； monitoring and management； safety

0 引言

新疆油田公司石西油田作业区地处准噶尔盆地古尔班通古特沙漠腹部，油田开发区域分散，油井分布广泛，油井现场正常巡检需要往返几十公里的车程，目前油田管理人员更多借助于现场自动化设备采集传输的数据了解油井的生产状况，对于油井现场施工作业的现场监护，需要修井监督人员亲赴当地，因而费时又费力。随着信息化技术的深入应用，石西油田不断致力于利用信息技术以求提高经营管理效率。针对沙漠腹地油田现场管理的特点，结合现有技术和基础设施，需要研发一套视频监控系统，使得生产现场的实时监控和指挥真正成为可能。

1系统设计

1.1设计目标

在分析油田管理需求的基础上，提出了系统设计的总体原则，即将新疆油田各单位的“自动化孤岛”转换为一个统一的平台，实现“过程可视化”、“管控一体化”。解决油气生产、集输全过程的自动监控和分析，通过自动化设施、远程监控设备以及数据实时传输系统，及时获得生产过程的各项数据和图像，实现油田生产实时监控和关键指标自动预警，并可将油田整个生产过程集成到计算机上进行整体展示及分析。总地来说，就是力求将系统设计成为高质量、高效益的管理系统。

1.2设计思想

随着数字化技术在石西油田作业区不断的应用，针对设备应用的需求也在不断地提高，而且监控在获得广泛应用的过程中，各种个性化的需求也都相继地突显出来，功能齐全、性能稳定的数字化监控系统正不断衍生。石西油田作业区身处沙漠腹地，地形复杂、井区广泛、交通不便，为了对油井生产现场的直观方便管理、以及迅速了解情况并且对突发事件的及时安全处理，故研发了油水井、采注计量站无线视频监控系统。本系统可针对油井生产现场突发事件实现快速处置，同时也能实现应急指挥中心对突发事件现场的“零距离”应急处理和指挥。而且不受时间、地点、空间限制，并可对固定、移动监控管理目标进行实时监控、实时采集和统一管理、统一协调、统一指挥。

1.3 设计原则

根据安全防范技术现行规范、需求以及对弱电平面图的分析，监控系统应作为一个相互关联的有机整体，实现对整个管理区的油井生产安全的有效监控和管理。监控系统从确保管理区油井的生产安全性、管理的科学性和对灾害及人为破坏的抵抗和防御能力出发，其设计过程应遵循以下原则：

（1）先进性。监控系统的设备选型应采用国内外主流技术并与其发展潮流相吻合，保证系统的技术寿命及后期投资的可延续性。

（2）实用性。监控系统应力求实用可靠，其操作也要尽量简单直观，并且维护方便。

（3）通用性。为便于管理区监控系统的维护需求，管理区的保安监控系统应满足在更换部分设备时的通用性及可替换性。

（4）集中管理。监控系统应在中心控制室实施对所有前端设备的控制操作及功能设置，保证系统高效、方便、可靠地运行。

（5）可扩展性。系统预留部分扩展空间，并提供级联接口，保证大小型扩展都可以节省投资实现功能。

图1 无线网络撬装视频监控系统设计示意图

Fig .1 Pry wireless network video surveillance system design schematic diagrams

1.4应用架构

1.4.1 视频采集架构

无线远程监控点包括无线传输系统、视频编码系统、摄像机和云台系统[1-2]。摄像机输出的模拟视频信号通过视频线缆连接到视频编码器的视频输入端，视频编码器的485接口通过控制线和云台解码器相连，通过接收还原监控中心的控制键盘或视频监控服务器发送的云台、摄像机的控制信息，驱动云台、进行摄像机旋转、变焦等一系列的控制。视频编码器连接到无线设备，无线设备将视频编码器输出的视频流媒体传送至基站后再通过自动化网络回到监控中心。移动式无线网络橇装视频监控单元主要由一体化户外摄像机（带云台、红外）、视频录像服务器、无线通讯网桥及其它辅助设备组成。该单元通过车辆运至现场，接通电源，调整天线方位与现场的无线网络建立通讯，监控中心即可24小时监控现场的施工情况，如图2和图3所示。

图2视频采集架构设计示意图

Fig.2 Video Capture schematic design architecture

图3移动式无线网络橇装视频监控单

Fig.3 Skid-mounted mobile wireless network video surveillance unit

1.4.3无线传输设计

监控点除安装一台设备进行监控图像外，还安装一台高速网桥接入设备作为监控点与中心基站塔的回传链路使用。监控点主干链路带宽设计100Mbps，保证了大数据流的传输，全部采用点对点方式组网。监控中心保证了视频数据的传输，也为以后的扩充做了冗余设计。

图4无线传输设计示意图

Fig.4 Schematic design of wireless transmission

1.4.3监控中心方案设计

监控中心（如图5所示）共包括视频显示系统、矩阵控制系统、硬件视频解码系统、网络交换系统、软件视频解码系统、硬盘录像系统、流媒体服务系统等组成[3]。现场信号通过无线网络传输至监控中心，视频解码器将解码得到的高清视频通过视频线连接到硬盘录像机进行录像。通过遥控键盘可以对远端的视频监控点进行摄像机的旋转、变焦等等一系列的控制。流媒体服务器对各类图像和视频资源进行整合，构建统一风格的视频浏览，完善统一的视频管理。

图5 监控中心方案设计示意图

Fig.5 Schematic design monitoring center

1.5应用技术

利用流媒体技术实现监控网内外的视频转发，当有多个局域网客户端、外网多个客户需要访问同一远程画面时，可通过流媒体服务器从前端DVR中抽取视频进行多路转发，从而在广域网上只占用一个通道的资源。转发服务可以有效地减轻广域网的带宽压力，节省网络资源，不影响视频预览实际效果。系统通过流媒体服务器来分担网络的负载，提供百人数量级的用户同时直接对前端监控主机进行访问，强化了系统的整体可靠性，使整体网络的负载较为均衡，不会在局部产生传输瓶颈[4]。

1.6系统安全

无线网络撬装视频监控系统涉及生产和办公网络的视频专访，需要从用户、权限等多个方面进行安全认证。流媒体服务器根据访问用户的重要性给予不同的级别，实现高级用户占据优势带宽，并且优先访问；同时根据网络环境情况能对流媒体服务器出口总带宽、前端网络上传视频带宽、前端主机上传通道的路数等多个方面进行限制：对外网访问用户进行认证，只接受流媒体服务器授权的用户访问；根据时间段对授权用户访问前端主机进行限制，拒绝非授权时间访问；通过访问通道限制，实现部分通道的开放。通过多重访问限制能有效保证监控中心视频数据的安全性，达到不合权限、非法时间的、不在控制列表中的用户无法访问前端主机。

1.7系统优点

（1） 综合成本低，只需一次性投资，无须挖沟埋管，[4]采用无线监控可以摆脱线缆的束缚，有安装周期短、维护方便、扩容能力强，迅速收回成本的优点。特别是监控摄像机迈入了网络高清时代，前端高清摄像机直接是RJ45网口输出，可以直接用网线连接到无线网络设备上。

（2） 维护费用低，无线监控维护方便，只需要检查无线网络设备本身的工作状态。有线网络的布线成本高，劳动强度高。

（3） 扩展性能好，有线网络的扩展性比较弱，如果要增加监控点，而原有布线所预留的端口又不够用，那就要重新进行布置线缆等工作。

（4） 撬装视频移动快捷方便，对于远郊的油井、临时的监控点，能即装即用，可缩短漫长的布线工期，并将省却高昂的成本。

2 应用效果

（1）该视频监控系统实现了自动化网络和办公网络的对接，能够在办公网络上浏览现场的视频监控画面，还能控制摄像头的转动、变焦。

（2）该视频监控系统能给修井监督人员提供实时视频资料，对修井过程进行监督，通过高倍变焦和摄像头的自由转动，不论白天黑夜都能够看清楚修井过程的每一个细节，杜绝修井作业的违规操作。

（3）该视频监控系统还具有录像功能，能够对历史图像进行回放，如果修井作业发生违规，可对历史图像循环查看，便于了解事实真相，提供视频证据。

4 结束语

无线网络撬装视频监控系统实现了监控系统从工业自动化控制网转入油田信息网的跨越。通过运用网络技术对监控系统的网络化改造，不仅解决了原有系统线路传输信号质量问题，并且更好地提升了系统的传输速率和质量，充分利用计算机技术、网络技术和监控技术，通过网络共享、权限设置等网络功能实现监控信息网络化资源共享和管理，方便相关管理人员及时通过企业内部办公网络等计算机远程进行相应操作，同时构建高效快速的全方位管理，并进一步提高管理水平和工作效率。

参考文献

[1]郭艳丽. 油井远程夜视监控系统的研究与设计[D].青岛：中国石油大学（华东），2009.

[2] 王亚杰. 嵌入式网络视频监控系统设计[D].武汉：武汉理工大学，2006-04.

[3] 谢 溯. 无线视频监控系统解析[J].中国安防，2007年9月：43-48.

[4] 韦 雄. 网络技术在安防监控系统改造中的应用[J].企业技术开发，2013（12）：67-68.

[5] 左喜芹. 安防无线时代视频监控的发展趋势[J].中国公共安全（综合版），2013：118-122.