天然气井站生产视频监控系统故障处理方法研究

丁昕炜

（中国石油西南油气田公司通信与信息技术中心，四川成都610051）

随着数字化油气田的建设，天然气井站正朝着无人值守的方向发展，其中生产视频远程监控技术扮演着十分重要的作用，值班人员在值班室即可远程监控多口天然气井站的生产及安全状况，降低了生产运行成本，提高了经济效益。

生产视频远程监控技术的应用，对视频设备故障处理效率的要求大幅增加，一旦无人值守井站的生产视频无法使用，井站的生产将无法远程监控，安全将无法保证，因而研究天然气井站生产视频系统故障处理方法十分必要。本文将基于该背景，借鉴国家电网、铁路、公安现有的生产视频检测系统[13]，同时结合油气田日常故障处理经验，探讨油气田公司天然气井站生产视频系统故障处理方法。

1 油气田生产视频监控系统常见故障类型及原因

油气田生产视频监控系统由单井站生产视频监控设备、气矿作业区生产视频调度系统组成，该监控系统原理如图1所示。

图1 油气田生产视频监控系统原理示意

油气田生产视频监控系统故障的主要表现形式为中心控制室、作业区无法远程实时监控单井站视频图像，油气田生产视频故障原因主要有以下几种[4]：井站生产视频设备供电异常；井站硬盘录像机、视频服务器、摄像头等硬件设备损坏；视频设备线路及线路接头损坏；井站生产视频设备通信异常；视频监控软件异常。分析油气田生产视频监控系统常见故障类型及原因，有助于判断其故障位置（点），快速处理故障。某气矿2017年上半年井站生产视频中断故障统计如图2所示。

图2 某气矿2017年上半年井站生产视频中断故障统计

2 生产视频监控系统故障处理步骤及方法

目前一线运维人员通常采用三步法来检查及处理单井站生产视频故障。第一步：井站生产视频设备网络状态检查；第二步：硬件设备运行状态及设备线路检查；第三步：远程视频监控软件平台参数设置检查。

2.1 生产视频设备网络状态检查

单井站视频网络的通断，决定了单井站生产视频是否能够实现远程监控。一旦单井站出现生产视频故障，首先应检查视频网络是否中断，在作业区调度室或其他井站视频监控主机，利用Ping命令测试故障井站摄像头、硬盘录像机（DVR）或视频服务器（DVS）IP地址，或在单井站用手提电脑连接生产视频网络，Ping生产网IP地址，能Ping通，可以判断视频网络正常，排除视频网络故障；Ping不通，应先检查视频网络通断，检查井站的通信是否正常，再检查视频硬件设备，逐步缩小故障范围。

2.2 硬件设备运行状态及设备线路检查

在排除生产视频网络通信故障的前提下，若仍无法远程监控单井站生产视频，就必须对井站的生产视频硬件设备DVR或DVS及摄像头的运行状态及设备连接线路进行检查。

1)检查DVS或DVR及摄像头的供电情况，在确保供电正常的情况下检查DVS或DVR的工作状态，观察DVS或DVR设备的指示灯，指示灯含义见表1，表2所列，若各项指示灯都正常闪烁，且手提电脑能远程登录访问DVS或DVR的IP，即可排除DVR和DVS硬件及软件故障。

表1 DVS指示灯含义

表2 DVR指示灯含义

2)在DVR或DVS无故障的情况下，需检查摄像头硬件设备，目前天然气井站使用的摄像头主要为模拟摄像头和数字摄像头。检测摄像头好坏，需要打开摄像头后盖检测，首先检查摄像头内部供电模块是否正常，再检测摄像头视频信号输出端子，有无视频信号输出。

现行检测方式为利用电压表检测摄像头内部供电情况，利用数字视频监控综合测试仪检测视频信号输出情况，摄像头故障检测方法如下：

a)用万用表检测故障摄像头的红绿电源线，检查是否供电正常，若无电压，则可判定供电故障导致摄像头故障。

b)若供电正常，通过BNC视频线一端连接摄像头视频输出口，一端连接数字视频监控综合测试仪视频输入口，观察该测试仪显示屏是否有视频图像输出，若无图像输出，判定摄像头损坏，更换新摄像头，若有图像输出，排除摄像头硬件故障。

3)在排除摄像头故障的情况下，仍无法远程监控单井站生产视频，则需检查摄像头设备到DVR之间的连接线路，网络摄像头常用网线进行连接，模拟摄像机常用同轴电缆线进行连接，其连接线路如图3所示。摄像头到DVS或DVR之间需经过三段同轴电缆线/网线和室外防雷器及机柜内防雷器。检查线路时，应逐段用1对数字视频监控综合测试仪进行收发图像测试从而检查线路和防雷器好坏，排除每一段存在的线路故障或防雷器故障。应重点检查线路与防雷器结合处的BNC接头（同轴电缆连接器），线路的老旧损坏多与BNC接头老化有关。BNC接头有免焊式和焊接式两种接头方式。免焊式BNC接头随时间老化以及人为接触线缆松动的概率较大，经常容易接触不良，导致视频信号无法远传。

图3 摄像头至DVR/DVS线路连接示意

2.3 视频监控软件平台参数设置及检查

在单井站网络通信、生产视频硬件设备及设备线路都无故障的情况下，若中心控制室仍无法远程监控单井站生产视频，就必须检查作业区或中心控制室视频监控软件平台运行情况。目前油气田作业区、中心控制室分别采用一级视频监控平台和二级视频监控平台软件来监控各单井站的生产视频，若视频监控平台某单井站的视频监控参数未设置或者未设置正确，就会导致该单井站无法远程监控。软件参数检查，主要检查单井站IP参数、帐号、登录密码等参数设置是否正确，若设置不正确，可以修改相关参数，或者删除后重新添加该井站视频参数。

以二级视频监控平台为例，分析某作业区远程视频监控软件平台添加甲增压站单井站生产视频参数设置方法。在平台管理软件里找到添加分组，添加需要新增井站的名字即甲增压站。在添加完分组之后，选中甲增压站分组，再点击添加设备，添加甲增压站DVR设备。添加设备时必须输入设备别名，方便设备检查；添加IP地址时，IP地址、密码必须输入正确，否则甲增压站的DVR将无法添加。添加完设备之后，再点击导入监控点，选择甲增压站设备，将监控资源点导入至分组，在主界面控制面板双击甲增压站分组名下的监控点，即可实现甲增压站的生产视频远程监控。

通过生产视频设备网络状态检查、单井站生产硬件设备及设备线路检查、远程视频监控软件平台参数设置及检查这三步即可解决单井站生产视频无法远程监控的故障。

3 油气田生产视频智能检测系统研究

随着生产视频运维工作量的不断增加，依靠人工式巡检每口井的方式将变得困难，研究一套适用于油气田的生产视频故障智能检测系统十分必要，智能检测系统可以与人工检测方法相互结合，提升运维效率。

3.1 系统架构设计

根据油气田生产视频系统现场实际运维工作中的需求，油气田生产视频智能检测系统的构架如图4所示，油气田生产视频智能检测系统采用分层次、模块化的软件架构，共分为四个层次：

1)用户层。负责用户与系统之间的交互，采用B/S客户端和C/S客户端两种方式进行设计，B/S客户端适用于生产视频系统一线巡检人员维护测试，C/S客户端适用于中心控制室、调度室值班人员维护测试。

2)应用服务层。该系统主要涉及视频设备网络的在线检测、视频设备运行状态检测、视频图像质量检测等服务。

3)数据层。存储系统数据包括用户信息、设备参数、维护记录、检测数据等。

4)监视层。生产视频系统的监控设备包含摄像机，DVS，DVR等设备，利用智能检测系统中的软件函数检测井站现场视频运行情况[5-7]。

图4 油气田生产视频智能检测系统结构示意

3.2 系统功能

油气田生产视频智能检测系统实现的功能主要为视频设备网络状态在线检测、设备运行状态检测及视频图像检测。视频设备网络状态在线检测模块基于系统中各井站的网络摄像机，DVS，DVR的IP参数，通过程序设计，利用.NETFramework命名空间的Ping和Ping Reply类函数批量检查井站生产视频设备的网络通断。设备运行状态检测模块、视频图像检测模块主要基于HCNet SDK.dll开发包相关函数，对井站DVR，DVS设备及摄像机的工作状态进行检测。利用开发包函数进行二次开发可获取到井站生产视频设备的硬盘状态、通道状态、报警输入和输出口状态、本地显示状态和语音通道状态等信息[8-10]。

设备运行状态检测模块主要应用NET_DVR_WORKSTATE_V40设备工作状态信息结构体，利用dwDeviceStatic函数可获取到设备状态，测试返回的数值“0”代表设备正常，“1”代表CPU占用率太高，超过85%；“2”代表硬件错误。以此可以来批量检测井站视频设备的运行状态。视频图像检测模块主要用来检测摄像头信号是否丢失，主要应用NET_DVR_CHANNELSTATE_V30通道状态信息结构体，利用by Signal Static函数可以检测连接的摄像头的信号状态，测试返回的数值“0”代表信号正常，“1”代表信号丢失，以此可检测井站生产视频图像，判断井站摄像头图像是否丢失。

4 结束语

本文探讨了天然气井站生产视频无法远程监控故障处理方法，主要包括三步法和智能检测系统方法。三步法主要包括网络状态检查、生产视频硬件设备运行状态及设备线路检查、远程视频监控软件平台参数设置检查；智能检测系统基于C#语言进行程序设计可实现视频网络通断，DVS，DVR，视频镜头设备运行状态自动检测。人工三步法与智能检测系统方法结合使用可快速检测与处理油气田天然气井站生产视频故障。