试论油气长输管道巡检中的智能视频监控技术

姜丽

【摘 要】由于油气长输管道安全运营监管力度不断加大，管道运输企业迫切需要引入新的技术来加强管道巡检。为此，本文主要就油气长输管道巡检中的智能视频监控技术提出几点看法。

【关键词】长输管道；智能；视频监控；视频巡检；管线巡检

一、智能视频监控技术原理

智能视频监控的核心是监控视频的智能分析，目前中国对智能视频分析尚无统一概念。智能视频监控系统通过计算机视觉技术对监控场景的视频图像内容进行分析，提取场景中的关键信息，并形成相应事件和报警。智能视频监控技术借助于计算机强大的数据处理功能，对视频画面中的海量数据进行高速分析，过滤掉与用户无关的信息，仅提供有用的关键信息。相较于传统的视频监控，智能视频监控同时能对多个监控场景的视频图像内容进行分析，自动筛选报警信息。智能视频监控将被动监视变为主动监视，将监控系统的事后分析变成事中分析和事前预警，将操作人员从繁重的监控工作中解脱出来，提高操作人员辨别视频的效率。

二、油气长输管道巡检中的智能视频监控技术应用现状及展望

（一）应用现状

智能视频监控系统是一套将视频采集、图像分析及报警管理高度集成到一个控制平台上的安防管理系统，借助声光报警、图像信号、电子地图，自动跟踪锁定并生成事件报告记录，提示值班人员及时处理。

油气管道智能视频巡检监控系统通过分析采集的影像数据，将场景中的背景和目标进行分离，智能化识别并判断被监视目标是否存在安全威胁，对已出现或将要出现的威胁进行主动预警，及时向管理人员发出警报。视频图像经过3D数字降噪、图像透雾、宽动态、图像防抖动预处理，再进行压缩、检索、复原、拼接等视频后处理，借助强大的视频分析功能进行人和车辆识别、行为分析、目标跟踪、视频诊断等。

智能视频巡检监控系统可分为前端集成式、后端集中式及前后端混合模式。（1）前端集成式：所有目标识别、跟踪、行为判断、报警触发等由安装于前端集成式系統的智能分析设备完成，系统对前端智能分析模块的数据库要求相对较高，前端系统与监控中心之间的通信带宽要求较小。（2）后端集成式：前端摄像机只需完成基本的视频采集，由后端集中式系统监控中心进行视频智能处理，监控中心可以分析、处理大量的前端摄像机采集的视频，前端系统与监控中心之间的通信带宽要求相对较高，后端集中式系统可建立相对完善的、复杂的分析数据库。（3）前后端混合模式：则是在实际应用场景中，前端集成式和后端集中式并存的复杂系统。智能视频分析技术近几年已经在电力、煤炭、公安、交通等领域得到应用，油田井场、油气长输管道也有多个应用案例，但仍存在一些问题：①环境复杂度的增加会使得误报率上升，难以达到预期的分析目的和应用效果；②针对实际应用中监视目标多的情况，当前智能分析系统无法完全消除误报的影响；③行为判断能力弱，画面难以达到特征识别技术要求；④海量的监控数据对CPU和网络带宽提出了极高的要求。

（二）应用难点

（1）油气长输管道沿线环境复杂多样，光照变化幅度大、目标运动复杂、遮挡、目标与背景颜色相似、杂乱背景等都会增加目标检测与跟踪算法设计的难度，图像变化率大，给运动目标的分割与特征提取带来困难。（2）视频中序列图像包含大量信息，要保证目标跟踪的实时性，必须选择计算量小的算法。而要使算法对复杂背景、光照变化及遮挡等情况有较强的适应性，又要以复杂的运算为代价。（3）当前智能监控技术并未形成统一的标准和明确的概念，对智能监控产品的认知与实际的功能存在偏差。（4）序列图像中包含大量可用于目标跟踪的特征信息，如目标的运动、颜色、边缘以及纹理等，但目标特征信息难以取舍，需要不断累积经验。（5）目标部分不可见或完全遮挡会造成目标信息缺失，影响跟踪的稳定性。采用统计方法来预测目标的位置、尺寸，也不能完全解决严重的遮挡问题，因此必须正确处理遮挡时特征与目标间的对应关系。

针对以上难点，需要在以下几个方面深入研究：（1）研究高清视频监控技术在油气管道沿线监控的可行性。高清视频对网络传输提出了较高的要求，系统设计时要权衡摄像头像素、摄像头数量、网络带宽等参数，综合考虑应用系统选型。（2）研究光纤超远距离信号传输技术，在保障信号传输安全性、稳定性前提下实现光纤链路上各节点杆塔的组网以及光纤超远距离传输。（3）研究智能图像识别分析技术，提高管道沿线视频图像巡检效率，使系统在第一时间自动识别各种危险，并能自动预警、报警，降低人力疲劳和响应不及时的隐患。（4）由于人为破坏、偷盗天然气等行为在夜间高发，监控系统可采用远距离热成像技术。（5）在保障管道沿线安全的同时，也需要保障杆塔、基站、摄像机等硬件设备的安全。采用探测器探测各种安全隐患行为，如强震、烟、水、人员接近等情况，实现自动检测、自动报警、现场对讲喊话等集成联动。

（三）展望

油气管道智能视频巡检监控系统将向着集中式、云端化发展，主要体现在以下几个方面：（1）基于物联网的油气长输管道智能视频巡检系统将发展成新的视觉物联。伴随着相关技术的成熟，未来将在更多的油气长输管道安装固定高清视频巡检监控系统，同时也将集成生产单位本地视频监控系统，扩大覆盖范围。（2）综合考虑视频巡检监控硬件、网络及视频分析技术，选择合适的系统监控方案。对于大型、复杂的油气管网，前后端混合应用模式将是智能视频巡检监控系统发展的方向。（3）随着云技术与大数据的发展，智能监控系统将由传统的集中式向网络协作式发展，利用云平台强大的计算能力，对环境变化做出快速响应，通过设计合理的调度方法和算法，实现多个摄像头的组网、协同、接力式跟踪。同时，有必要建设针对视频巡检监控数据的互联网数据中心或企业视频巡检监控数据中心。

【参考文献】

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