基于分布式云的智能视频分析系统在油田的应用研究

张 珊，许 斌

（中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司，西安 710021）

0 引言

随着油田“二次加快发展”和数字化转型、智能化发展的进程加快，实现油田智能化发展，提升油气田智能化管理水平，成为各石油企业的发展重点。对于油气田而言，油气区作业现场情况复杂多样，作业现场的安全管控和通信信息运维智能化等方面还存在不到位的情况。

智能视频系统可以完成对现场实时视频图像数据的分析与处理，从而实现快速响应与应对，提升作业安全水平、现场安全合规管理以及通信信息运维智能化能力。同时，分布式视频云可以解决在传统视频监控场景中存在的信息孤岛问题，实现数据资源的共建共享，进一步降低建设与运行成本，提升油田智能化水平。

1 智能视频分析系统

1.1 智能视频分析的优势

视频监控系统所收集的视频数据属于非结构化数据，分析视频数据需要得到智能分析的支持［1］。智能视频分析最大的优势是降低人工成本，通过部署智能视频分析系统，不仅可以大大减少视频监控管理人员的投入，而且可以有效预防事故事件的发生，变被动处理为主动预防。

1.2 智能视频部署方式

智能视频可以分为在边缘节点和中心服务端部署两种方式：边缘节点部署方式是将智能算法集成在前端智能摄像机中，在前端摄像机中实现智能分析。基于中心服务端的智能视频分析是指将智能算法软件安装在服务器中，前端普通摄像机的视频传入服务器，服务器对视频流进行图像分析和处理。两种实现方式各有优缺点，在实际应用中，业界趋向于根据应用环境与业务场景，结合两种实现方式来完成智能视频的部署应用。

1.3 智能视频分析系统的结构

一种常见的智能视频分析系统主要由数据接入层、基础设施层、平台架构层、分析服务层4 部分组成［2］，如图1 所示。

图1 视频智能分析系统结构图

针对上述智能视频分析系统，其中各部分所承担的功能如下：数据接入层主要负责视频数据的缓冲与存储以及源数据的采集；基础设施层由存储资源和计算资源组成，负责服务建立；平台构架层可细分为结构化和非结构化处理平台，前者负责数据主题库存储，后者负责结构化数据识别，只有二者实现高质量合作，才能实现数据价值的充分挖掘；分析服务层主要提供服务层引擎和分析工具。

2 智能视频分析系统在智能化油田中的应用

开展油田各类型作业场景下的视频图像识别，分析采集到的数据，结合作业现场合规管理要求及安全隐患危险辨识，可以实现对作业现场和人员的安全管控识别。通过智能视频对现场需要识别及响应的事件进行实时的数据处理与反应，在加快处理速度的同时，减少前端与后端之间的数据交互。

应用智能视频分析系统，可以实现重点油气井等生产现场的实时监控分析，大幅提高油气生产的安全性和应急能力，进一步提升油田智能化水平。

结合油气田生产工作实际，智能视频分析系统主要可应用于以下场所。

无人值守的油气井站：包括无人值守油气井站内部的智能门禁系统（视频交互系统和语音通信系统），远程控制自动启停、智能识别、远程告警语音等。

数字化集气站、井场：现场实时生产和控制数据的采样分析，从而实现气站和井场监控数据的远距离控制和传输。

远程智能监控生产现场：通过远程监控现场的实际状况，从而及时做出正确决策部署，结合远程控制系统，做出正确及时的反应。

在生产区域、油区道路等关键路口车辆、人员监控识别：在主要油区道路路口设置路卡，在井场周围设置完善的监控系统，追溯进入油区和生产区域的车辆和人员的监控和行程。

在油田中使用智能视频分析系统，既可以实现生产操作的自动化和信息化，又可以提高油气生产的管理水平，提高生产决策的及时性和准确性。因此，智能视频分析系统在数字油田中的应用对提升油田生产的安全性、可靠性以及减轻监控人员的工作负担等方面具有重要的现实意义［3］。

3 基于分布式云的视频智能分析系统

近年来，为扩展研究和应用范围，长庆油田依托云服务和基于华为CloudIVS 3800 视频云平台搭建了一套基于分布式云的视频智能分析系统，下文将简要介绍云服务的概念和基于华为CloudIVS 3800 视频云平台。

3.1 云服务的概念及应用

云服务由云平台的管理者通过网络以服务的方式提供给使用者。云服务可以分为3 种：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS）［4］，进而形成云服务的金字塔模型，如图2 所示。

图2 云服务金字塔模型

长庆油田以“十四五”开局为契机，将逐步实现全油田由数字化向智能化建设转型。“十三五”期间，长庆油田搭建了长庆云计算中心，云中心为全油田各采油、采气厂的油井、气井、管道视频监控、站控等采集基础设施数据，提供网络传输、存储服务，对应实现了基础设施即服务（IaaS）。随着云中心的建设完成，各厂原来建设的分散的服务器、管理平台、门户网站等逐步迁移至云中心，由中心统一提供管理服务平台对应实现了平台即服务（PaaS）。依托云平台长庆油田开发了协同办公、财务共享等服务软件，为日常生产办公提供了极大便利，初步实现了软件即服务（SaaS）。随着长庆油田后续由智能化进一步向智慧化油田转型，实现更高层级的商务智能（Business Intelligence，BI）是云计算中心及长庆智能化油田发展的必然趋势。

3.2 基于华为CloudIVS 3800 视频云平台

IVS 3800 轻量云主打边缘域部署场景，由于边缘域硬件资源有限，为充分减少虚拟化的资源消耗，基于长庆油田云资源池采用裸机容器构建了一个与裸机进程性能规格相当的云系统。

IVS 3800 采用ARM 平台，芯片自主可控，确保系统安全。基于容器云平台，利用深度优化后的高性能分布式计算、存储框架，为用户提供高密动态弹性的共享资源池，跨平台支持多级视频管理联网和智能跨域协同的能力，统一管理运维，全网一片云。智能视觉平台采用全云架构，实现软件与硬件、数据与应用的全面解耦，运用云计算、云存储、大数据等核心技术，构建全栈云化、全境智能、全云协同的解决方案。

采用基于华为CloudIVS 3800 视频云平台作为油气井边缘数据（主要包括现场视频数据、门禁、边界入侵、人脸识别等数据）的采集分析平台，结合长庆油田现场的实际应用场景构建适合油气田现场应用的分布式云的视频智能分析系统。

4 结语

分布式视频云平台和视频智能分析系统可以助力油气田作业现场安全合规管控水平的提升，提高油气田现场危险因素识别和风险管控能力。在油气田作业现场采用人脸识别、边界入侵、明火检测等智能识别算法，实时持续检测作业过程中现场和人员是否按照安全合规管理要求作业，对发现违章作业行为及时记录并发出警示，该记录还可用于对员工和承包商考核管理。

在应用过程中，深入发掘新的油气田应用场景和形态，进一步丰富视频图像数据在生产建设中发挥的能力，具有良好的经济效益和社会效益，可以为智能化油田建设贡献力量。