质量监督管理工作中的视频监控系统应用与发展设想探讨

姚 鑫 安 蓓

石油化工工程质量监督总站南京监督站 江苏南京 211500

1 系统建设实施背景

1.1 科学技术发展推动

目前随着计算机应用技术、信息化技术的飞速发展，以及4G、5G、WiFi 等信号传输手段多样化、传输速率的高速化，不断推动可视化的视频监控系统广泛应用。将视频监控系统运用到中石化的工程项目建设施工现场的质量监督管理、施工安全中，可深化项目建设施工现场质量监督管理的可视化、信息化程度。目前通过视频监控系统在工程项目施工现场的监控管理与应用，可视化技术在质量监督管理领域不断拓展。视频监控系统也是中石化工程项目建设数字化、信息化、标准化管理的重要内容。

1.2 质量监督管理创新要求

十四五期间，石化工程项目建设正处于高峰阶段，石化行业迎来了加速化的发展时期，质量监督管理工作同样面临着严峻的考验与挑战。传统的质量监督管理手段遇到了瓶颈，质量监督管理工作迫切需要创新监督管理机制与手段，才能使工程建设质量安全处于动态的可视化监控状态，实现24h 全天候、全方位对现场工程建设进行远程可视化监督管理，及时发现工程质量监管中的薄弱环节。通过把常见的质量不合格情况信息及时反馈，以明确下一步监督检查的重点和难点，便于采取针对性的措施，以加强重点项目施工过程的质量控制管理，提升质量监督管理水平。可视化技术已然成为工程项目建设现场质量监督管理工作的新要求和新目标。

1.3 工作效率提高需要

视频监控系统支持质量监督管理过程的可视化显示。对连续的质量监督视频数据存储，实现视频数据集中管理，支持单项目单画面、单项目多画面以及多项目多画面等多种方式查看，具有一屏多画面功能，可对质量监督画面进行多维度展示。视频回放模块，可快速定位与查询项目已存储的视频画面，追溯并了解质量监督管理工作相关情况。通过可视化视频监控系统技术的应用，相关领导可随时查询各项目的质量监督管理情况，包括总站及各分站的质量监督管理工作完成情况，以及工程项目现场不同时间的施工记录，均可了如指掌，为总站及各分站领导的管理与决策提供帮助，加快了总站及各分站间的沟通速度，提高了各监督站的工作效率。

1.4 系统建设必要性

为了提升工程质量监督总站安全监管和业务保障水平，满足工程质量监督总站对视频监控的管理要求和各个部门对视频监控图像查看的业务需要，同时加强对其下属项目部管理现场的管控力度，这样能够加强对项目现场的质量监督管理，使工程部领导和各质量监督站能随时随地直观地视察工程现场的施工情况，增强了总部领导和各分站对项目施工现场工程质量、安全方面的监管力度，能有效地减少、防止质量、安全事故的发生。因此，建设一套可视化的工程质量监督管理视频监控系统是十分必要的。

2 系统实际建设应用中的问题

目前，质量监督视频监控系统已在扬子炼油结构调整项目、仪征化纤300 万t/ a PTA 项目、安庆炼油转化工结构调整项目等项目现场得到实施应用。在系统实际建设过程中难免会遇到各种问题与难点，以下内容分析了重点问题与解决方案。

2.1 信号传输问题

如果项目现场监控点和信号接收点相距较远且位置较分散，利用传统有线网络布线的方式不但成本非常高，而且需要架高与埋地等敷设方式，施工难度较大。相较于有线网络传输方式，无线网络传输的优势体现在：利用无线网桥技术，可以将多个监控点位与信号接收点位连接起来，且搭建迅速，可以在最短的时间内迅速组建起小型局域网，传输拓扑示意图如图1 所示。无线网桥主要扮演连接监控点和交换机进行数据传输的角色。由于质量监督监控系统对视频质量要求较高，因此如何利用无线网桥传输稳定高质量的视频数据画面，是建设质量监督视频监控系统中需要面临的关键问题之一。

图1 无线网桥信号传输拓扑图

目前发现的影响信号传输的因素主要包括2 类，一是项目现场有障碍物遮挡，如大型装置、罐体、建筑等，以及在仪化PTA 项目中发现了茂密的树群同样会影响无线网桥的信号传输强度。仪化PTA 项目视频监控系统初次建设时在2021 年冬季，现场树木均是枝干，从项目办公室到项目现场监控点之间无树叶遮挡，信号强度为满格，到2022 年春季后，发现监控画面卡顿，且网桥信号强度减弱，调查后发现是项目办公室与项目现场监控点位之间生长的茂密树叶造成遮挡，信噪比与吞吐量异常，如图2 所示，导致网桥信号强度减弱。二是项目现场与监控点距离较远，如扬子炼油结构调整项目的五公司预制场与十公司预制场均不在项目现场，且与项目现场的距离超过网桥有效传输的距离，且两点之间有较多类型的城市建筑，这种情况下就无法使用无线网桥来进行信号传输。

图2 无线网桥信噪比及吞吐量示意图

2.2 CVR远程集中存储问题

在南京站视频监控系统建设过程中，总站及南京站的对于存储的要求包括：要在项目本地进行存储，存储时长需达到3 个月，还需要在南京站机房进行远程集中存储，存储时长需达到6 个月，但远程集中存储设备CVR无法直接访问并存储各项目所在地NVR 中存储的监控视频，同时由于各项目建设单位的内网资源问题，提供的中石化内网资源有限，多个监控球机均接入到一台NVR中，该NVR 的IP 地址为建设单位分配的可用内网资源，想要通过CVR 对监控系统的视频进行远程集中存储需要添加每一个监控球机的IP 地址，由于球机的IP 地址为外部局域网，因此无法直接添加设备至CVR 中进行集中存储。

2.3 与总站平台级联问题

总站要求所有监控视频数据的传输与存储必须在中石化内网中，因此需要与总站视频监控平台进行级联，系统需支持GB/ T 28181 国家标准协议，能够具备网络播放功能，将项目施工现场视频画面传输至终端管理系统与视频监控平台进行直接播放，并为总站提供安全的访问通道，能够实现实时远程查看、信息报警，视频回放等功能。由于总站与各区域中心、南京站之间的中石化网络存在防火墙，无法通过内网直接访问终端管理设备或摄像机等。

3 解决方案

3.1 信号传输改善与数据专线

3.1.1 网桥桥接

为了解决网桥信号遮挡问题，使用了无线网桥桥接方法，一种是在通过在原信号发射点处（监控点位）与信号接收点处增加一对网桥，利用两对网桥两两相连进行信号传输，将一只摄像机端网桥的LAN 口与一只录像机端网桥的LAN 口使用网线相连，进行信号传输，如图3a 所示；另一种是将相邻的监控点位的网桥串联进行桥接，即将一只网桥的录像机端与已有监控点位的摄像机端相连，这种方式可以利用现有建设完成的监控点位，无需在信号接收点处再次与现场监控点位相连，如图3b 所示。两种方式均可以有效解决因大型装置、罐体、建筑等障碍物引起的信号传输遮挡问题。

图3 网桥桥接模式

3.1.2 数据专线

当监控点的位置与机房位置相距较远，超出网桥的有效传输距离时，为了解决信号传输问题，采用了运营商的点对点专用传输的数字电路，作为视频数据传输的载体，即数据专线。数据专线是两点间数据透传，不能连接互联网，采用了隧道加密、认证鉴权、流量控制、路由隔离等多种安全防护机制，建立安全、可靠、高速的专用数据通道环境，来满足总站对监控视频数据必须在中石化内网进行传输的要求。在监控点位处与区域中心均连接运营商的光纤资源，由区域中心分配一个可用的中石化内网IP 地址给这条线路，这条数字电路便成为了中石化的专有线路，仅用于传输监控视频数据，且能够成功接入中石化内网，与总站视频平台进行级联。

3.2 IP 映射与CVR存储配置

各摄像机的局域网IP 地址经过路由器映射后，摄像机IP 地址属于内网地址，然后接入CVR 进行存储录像，步骤如下：

第一步：先完成CVR 本地配置。首次加入存储系统中的磁盘，必须要先做检测，磁盘认证检测。插入磁盘：web 登录存储管理- 磁盘管理- 检测，确认磁盘是否搜索得到。未检测的盘会显示“未认证”，未认证要通过认证后，状态正常后才可以继续操作使用。

第二步：完成设备网络配置（便于后续添加管理CVR）。完成设备网络配置：设备默认数据口IP 是192.168.0.100；但如果该IP 和您的电脑或其他设备不在同一个网段，您也可以修改该IP 地址或者添加其他IP 地址；便于后续软件添加管理CVR。设置路径如下：系统管理- 网络管理- 基本网口信息- 设置局域网IP 地址。

第三步：完成CVR 录像计划配置并下发计划。1、设备管理里面添加CVR 以及录像机/ 摄像机。2、在存储计划里面选中监控点设备—存储服务器选择CVR 存储设备——选择关联的硬盘号（即CVR 本地配置的录像卷），启用录像计划，设置录像计划模板，后点击“保存”即可。

最后使用iVMS- 4200 或专用平台软件配置存储设备（CVR）录像计划，并回放录像。设备管理里面添加CVR 以及录像机/ 摄像机。在存储计划里面选中监控点设备—存储服务器选择CVR 存储设备——选择关联的硬盘号（即CVR 本地配置的录像卷），启用录像计划，设置录像计划模板，后点击“保存”即可。

设置好CVR 相关配置后，通过“IVMS- 4200 或综合安防平台”检查存储（CVR）录像是否正常。打开4200 客户端软件，选择“远程回放”菜单，在远程回放页面，选择需要查询的录像时间段，然后找到需要查询的监控点，鼠标双击监控点信息，查看客户端右侧窗口播放是否正常，在下方可以看到有录像的时间段的进度条，如现场录像有声音，请注意检查播放时声音是否正常。

3.3 防火墙策略及GB/ T28181 协议相关设置

为了让总站的视频监控平台能够访问各地的终端管理设备，并将视频监控添加至平台中进行级联。可以采用以下两种方案，一种是按照防火墙策略规则进行登记，并申请填写防火墙策略。防火墙安全策略是防火墙中对流量转发、以及对流量中的内容进行安全一体化检测的策略。当防火墙收到流量后，会对流量的属性（包括五元组、用户、时间段等）进行识别，从而和安全策略进行匹配，安全策略组成如图4 所示。如果能够匹配上，则执行相应的动作。如果动作为“允许”：如果没有配置内容安全检测，则允许流量通过。如果配置内容安全检测，最终根据内容安全检测的结论来判断是否对流量进行放行。针对普通用户的访问需求可填写IP 地址、IP 地址段；针对远程管理或系统间数据交互的访问需求，须填写具体IP 地址，禁止使用中文描述。填写具体的目的端口号，其中3389 远程桌面、22 SSH 管理、23 telnet 管理端口，需通过堡垒机管理；1521 数据库、1433 数据库端口权限较大，需固定访问的源IP 地址，建议通过堡垒机或者跳板机访问；建议采用加密数据传输服务替代非加密的ftp 数据传输；对于需要使用动态端口的应用，需限制最小化端口范围。设置好以上内容后，即可与总站的视频监控平台进行级联。

图4 安全策略组成图

另一种解决方案是设置GB/ T28181 协议相关内容，GB/ T28181 是公安部制定的视频监控接入传输协议标准，全称叫《公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》, 是一套标准协议接口，类似Onvif、RTSP、PSIA 等标准规范通用协议，设备只有支持这种协议，才能接入到指定的平台。GB28181 的主要作用实质上和Onvif 类似，规范的是设备（IPC、NVR、DVR 等视频联网设备）接入平台的协议要求。GB/ T28181 沿用了SIP 信令，使用RTP 进行视频数据传输，通信协议结构图如图5所示[1]。视频接入总站视频监控平台只需要配置NVR 即可，不需要对NVR 下的IPC 进行相关设置，NVR 上填写总站视频监控平台分配的参数，参数填写成功后，总站视频监控平台管理员就可以正常发现并添加。需要注意的事项有：一是修改分辨率为H.264，GB28181 目前未支持H.265，目前支持的是H.264、MPEG、PS 流协议，所以需要把摄像机、NVR 通道的主、子码流设置为H.264 编码。就可以按照专线接入的拓扑连接好网络，并配置LAN1、LAN2 的网络参数，选择为多址模式。LAN1 口配置局域网监控和摄像机一个网段的IP 地址，LAN2 口配置总站要求的IP 地址。默认路由选择LAN2。设置好参数后，即可实现与总站视频监控平台进行级联。共享到总部的数据层级结构，通过一个根目录共享上来，根目录名称简洁符合规范。分组和监控点都要使用正规的20 位的国标编码，分组编码中的11- 13 位用216，通道编码中的11- 13位用131 或者132。不共享对讲和报警通道。

图5 GB/ T 28181 通信协议结构图

4 质量监督管理工作的发展设想

4.1 建设综合系统

视频监控系统是质量监督管理的一种创新管理工作建设实施，但是对于工程项目建设的质量监督管理工作而言，深化信息化管理还有很长的路要走。在对工程质量监督检测站的各项工作进行全面透彻分析的基础上，可以由总站负责组织力量，围绕科技创新、信息共享、功能实用、规范化、具有开放性与可扩充性、界面友好、性能稳定可靠、具备一定的容错能力和故障诊断能力等要求，发展建设一套质量监督管理综合系统[2]。

在质量监督管理综合系统设计中，可采用以数据与分析为核心的方法，明确数据需求后再设计数据库，确保数据满足系统需要。

4.2 综合系统主要功能

质量监督管理综合系统须通过可视化展示项目实际地图，并标记监控点分布，快速了解各监控应用地点及场景。可支持固定监控查询、移动设备监控查询、多条件筛选视频回放查询，实时记录现场质量监督管理情况。可采用多图表统计报警信息数据，清晰展示现场质量监督管理情况。根据事先预设内容，可对人员岗位资质是否匹配、管理人员是否到岗履职、无关人员闯入区域等情况进行报警处理，产生的报警信息可推送相关人员，便于及时处理。报警信息可通过多条件进行可视化查询。系统应支持质量监督过程数据的可视化显示。自动汇总质量监督检测数据，形成统计表形式便于查看。对大量的质量监督检测数据采集汇总，实现影像数据库管理，可支持图文和列表两种方式查看，应具有一屏多图功能、丰富的动态统计功能，可对质量监督检测数据进行多维度展示。应支持影像库功能，该功能模块可快速查询系统采集到的项目质量监督数据，充分了解项目现场施工质量的实施与监督管理情况。

4.3 综合系统数据分析

质量监督管理综合系统应通过采集质量管理过程的基础数据，适时结合总站、项目在不同时期所需要的数据分析项的变化情况，对采集数据进行动态分析，包括月度清单、季度清单、年度清单等。根据数据分析的目的，可建立数据分析模型，确认需要收集的原始数据及基于原始数据的预期统计数据，明确适宜的统计周期，以及统计工具和方法。一些数据的统计周期过短或过长都会影响统计结果分析的客观性，需要结合实际，确定合理的统计周期。收集数据后将原始数据合理分层、分类。如按照实体质量、质量行为、技术资料等将同类型的质量数据归为一类。统计出现质量问题的多数类别，准确查找质量问题的不合格因素，分析造成质量问题的根本原因，有针对性地采取纠正和预防措施，防止同类质量问题再次发生。

系统可通过不同的统计分析工具，如排列图：通过统计焊缝质量问题的不同的情形（如未熔合、夹渣、裂纹、气孔、咬边等），找出焊缝主要的不合格情况。通过相关图统计焊工等级比例与焊口合格率之间的关系，判断影响焊口合格率的影响因素，分析出现焊口质量问题的根本原因。通过分析质量问题数据，找出造成质量问题的主要原因，采取针对性有效措施，从根源上解决问题，减少或防止再次发生同类质量问题。根据质量问题数据分析，合理应用分析结果，制定改进措施实施计划，明确实施主体责任。针对分析的质量问题主要因素，采取具体措施，制定整改目标，落实实施整改和监督责任人，规定整改期限，确保质量问题闭环管理。可以将有效的措施标准化巩固下来，对质量问题的追踪，避免出现整改不力，整改中断、整改偏差、限期不严、监督缺位等情况发生。确保严格满足质量管理PDCA 各个环节。有效解决工程质量问题发现、处理相对滞后的问题，使工程质量监督管理工作更加精细化。

除了质量问题数据分析，系统应同样对优秀数据进行收集分析，建立经验数据库，有利于质量监督管理经验的积累，为后续工程项目的建设提供支持与借鉴。让质量监督管理工作不断符合标准化、规范化的要求，提高质监总站及各分站监督管理的水平。

5 结语

通过视频监控系统在石化工程项目建设中的有效应用，为质量监督管理工作提供助力，并带来了一定的经济效益。石化工程项目建设的质量监督管理是一项综合性的工作，随着社会经济、技术的进一步发展，质量监督管理工作必定会遇到新的挑战。因此，要结合新形势下的要求，转变观念，结合实际来调整质量监督工作，通过不断的学习、探索、创新和总结，才能够进一步提高质量监督管理的水平，从而更好地发挥出工程建设的综合效益。