海上通信数字一体化融合系统研究与应用

马连波

（中海油信息科技有限公司天津分公司 天津市 300452）

1 引言

近年来随着新一轮信息技术的进步，中国海油集团发展面临全新的竞争挑战，大力推动现代信息技术与传统产业深度融合，积极通过数字化转型提高工作效率，实现降本增效，成为公司高质量发展的重要目标。在众多的海上平台，由于其位置、空间的特殊性，对于信息化、智能化要求更高的集成和融合，为进一步减少操作，优化流程，减少工作的复杂程度提供支撑。

2 现状与需求分析

通讯业务使用的系统众多，各系统间多独立运行，融合通讯程度低，缺少统一的输出平台，缺乏融合互通的能力；同时与信息化系统、气象系统、视频监控、周界安全、工业互联等系统没有关联起来，无法发挥积极的作用，削弱了统一管理的能力。

对于现场操作人员来说，通讯工具是离散的，融合化、智能化程度低，使用效率较低；各种信息是离散的，非可视化的；业务自动化关联程度低，在搜集信息、传递信息、展示信息、做出判断等各个环节上费时多，效率低，影响生产。

海上平台现场需要更加融合、智能化的通讯手段，特点在于：

（1）打破系统之间的隔离，实现系统互通，节省操作时间，保护投资；

（2）可视化通讯，提升调度的效率和准确性；

（3）功能提升，移动通信和数字化通信同时推进，在更短的时间和更小的空间内获取更多的信息；

（4）让业务系统与通讯系统进行联动，提升管理效率。

我们从用户使用的实际需求出发，将自身的能力与用户业务进行深度整合，贴近用户的本质需求提出解决方案。

（1）打造统一入口、实现系统集中，增强融合的能力；

（2）通过与业务结合的联动引擎，赋能物联网智能化；

（3）从产品和技术上构建一体化，打造核心竞争力。

3 建设目标

开发一套一体化融合通信系统，实现对软交换、对讲、广播、单兵、视频会议、视频监控、气象信息等多系统的融合通讯调度，打破各系统之间的隔离，实现各通讯系统互通，节省操作时间；实现可视化统一通讯，提升调度的效率和准确性；同时具备海上平台的三维展示能力，在相关的业务系统之间实现自动化联动，采用规则引擎逻辑判断，实现智能的联动。打造融合统一的通信中心，将各类系统接入后进行统一数据交换；将用户关心的数据信息进行集中汇总展示，基于同一界面即可完成主要的操作；实现立体、可视化的综合展示，提升现场安全生产管理水平。

4 技术构架

总体框架设计图如图1 所示。在设计中，充分考虑利用标准和先进的操作系统、平台软件、成熟框架、通用语言和开发体系来封装服务以进行相关的业务处理，从而避免由于技术升级而带来的不兼容的隐形风险，同时也可以有效提高数据处理的效率。

图1：总体框架设计图

在系统设计中，将采用面向服务的架构体系来实现相应的业务功能，提供系统的扩展性。以成熟的数据处理、J2EE、Web 服务、作业调度、并行计算、负载均衡等技术为基础，以开放性、标准化为准则，采用组件式、分层次、服务提供者/使用者间定义接口、容错等设计思想，保证整个应用系统的稳定可靠性。遵循标准化和先进性的原则可使系统既满足现有功能需求，又保证在未来一段时间内，所采用的技术仍能适应应用发展的需求。

系统采用B/S 架构进行设计，基于J2EE 平台开发，采用主流技术框架SSM（Spring、SpringMVC、Mybatis），支持主流的关系型数据库：Mysql，采用DROOLS 规则引擎。

5 物理部署方案

整个系统的硬件采用刀片式服务器形式，将功能节点（一体化融合通信系统、软交换、视频会议、视频监控、IP 广播系统、红外摄像系统）安排到不同刀片节点上，既能独自运行，又能通过融合节点实现业务调度与联动。

刀片服务器采用浪潮i48 服务器，在标准机架4U 高度里部署1 个高配计算节点、4 个中配计算节点和一个存储节点，具有很高的计算密度、理想的扩展性及良好的管理特性。

6 系统对接方案

6.1 与视频监控系统的对接

系统基于GB/T 28181-2016 接入视频管理平台，实现视频监控摄像头(含现有NVR、IP 摄像机画面等)的接入、视频图像显示、视频管理、云台操控、视频数据存储等。

6.2 与红外测温监控系统的对接

通过API 接口的方式，不仅在系统中实现红外视频图像的显示，还可操控镜头，读取测量的温度等，同时可根据设定温度阈值值进行报警联动。

6.3 与视频会议系统的对接

软交换及视频会议单元通过SIP 协议的方式，实现直接接入IP 电话、IAD 设备、APP、PC 软终端、视频会议终端、IP 广播、对讲机等，进行统一接入及音视频数据交换。系统可直接呼入宝利通、华为、思科等品牌的视频会议，实现与现有视频会议系统的音视频通信。

6.4 与集群对讲系统的对接

通过有无线接驳器实现将对讲机的音频转换成标准SIP协议的VOIP 语音。从而实现对讲机到手机、座机或电话的语音呼叫。

6.5 与气象/水文系统的对接

接入陆地服务器的气象水文数据并通过串口服务器接入本地气象站的实时数据，进行展示。可在气象系统内获取到的主要数据包括：风速、风向、温度、湿度、能见度、气压、波高、波速、流向、流速、海水温度等。

6.6 与人员信息系统MTS的对接

接入陆地服务器人员信息数据，实现人员信息数据的展示。

6.7 与工单系统的对接

接入工单系统获取信息：每日工作工单信息，包括工单号、工作时间、工作单位、工作内容、许可证类型等。

6.8 与IP广播系统的对接

通过API接口对接，实现系统与IP广播之间的实时语音、文字、音频文件的播放。广播系统在每次广播事件后，将广播时间、对应话站编号或拨入电话号码、转成文字的广播内容、是否成功播出，以文字形式发送给融合通信系统，由融合通信系统接收并滚动显示。

7 系统功能

主界面（如图2）采用模块化方式，展示了综合态势（平台三维模型全屏展示）、音视频调度、视频监控、气象系统、消息通知、事件中心。

图2：主界面图

7.1 三维展示功能

通过三维虚拟仿真技术构建平台整体环境。三维模型包括平台甲板、建筑楼体、采油、储油设备、工作生活场所等组成部分，可旋转、平移、缩放。以虚拟仿真的全新展示形式，根据建筑物的真实外观，完整呈现平台建筑的外观，以直观的方式管理、展示，实现平台的虚拟仿真。三维模型上标注所有视频监控点位、防爆电话机的实际空间位置。

平台三维图形可整体展示也可分层展示，在模型下方设置楼层筛选按钮，分为：上甲板、中甲板、下甲板、平台全景；鼠标指针点击监控点位附近后，出现视频窗口。

7.2 事件日志功能

事件日志分为广播事件、告警事件、通知事件。展示各对接业务系统的实时数据。

7.3 电话功能

可手动拨号，由拨号栏、呼出键、通讯录功能组成，在输入号码时可通过姓名、号码、部门、历史呼出记录等信息自动联想。快捷拨号：用户可自行添加常用联系人（如监督等），点击头像可呼叫相应联系人。

7.4 对讲功能

通过呼叫键呼入对讲系统指定频道；用户可自行添加常用对讲分组，点击分组图标可呼叫相应分组联系人。

7.5 会议功能

由输入框和呼入键组成，在输入框内输入会议信息，通过右侧呼入键进入会议；用户可自行添加常用会议信息，点击常用会议图标可呼入相应会议。

7.6 广播功能

由文字选项、定时选项和文件上传选项组成，通过勾选并输入对应信息确定发送内容和广播时间；由语音发送按键和文字/文件发送按键组成，点击语音发送按键，可直接通过系统收音设备实时至广播；点击文字/文件发送按键，可将编辑完成的内容发送至广播系统。

7.7 气象信息功能

主要显示气象信息包括风速、风向、温湿度、雨量、气压等实时信息显示，点击可进入二级页面，可查询对比历史趋势图。

7.8 视频监控功能

可同时展示多路视频，用户可通过目录选取、拖拽等形式，自定义视频监控区展示视频的数量、分布格局。支持提前设置规划“重点区域”，需要查看时，一键就可调出该区域所有画面。

7.9 红外测温功能

包含红外视频图像和测温界面，在测温界面中标注重点关注区域温度。当温度高于告警阈值时进行告警。

7.10 系统管理模块

在主界面下方，放置可跳转各系统管理平台的超链接，以按钮形式展示。

7.11 人员信息/工单

工单栏展示当日工单统计内容，包括当日开具工作许可证数量、类型、信息统计，包括热工许可、冷工许可、隔离锁定许可、信号旁通及限制空间作业许可。

人员信息栏可显示人员进出状态、人员统计、人员信息记录、查询等功能；平台POB 使用量、出海人员出海天数及证件统计、承包商信息统计、平台主要施工内容及预施工天数。

8 智能联动

8.1 气象告警联动

主要构成系统：气象系统、广播系统、视频监控系统。

此项联动主要针对气象事件进行预警提示。系统对气象数据进行分析，并根据判选条件进行数据比对，将数据对比后产生的预警事件通过广播系统进行播报，并调取相关视频监控摄像头进行监控。

8.1.1 风力预警事件

（1）当现场风速大于等于5 级且小于6 级时（以10 分钟平均风速超出5 级为例），广播系统进行全区域广播，通知平台现场工作及监护人员，当前风力条件下建议停止相关登高作业；

（2）当现场风速大于等于6 级时，广播系统进行全区域广播，通知平台现场工作及监护人员，当前风力条件下建议停止吊车作业；

（3）当现场风速条件不满足上述条件时，广播系统进行全平台区域广播，通知平台现场工作及监护人员，提示作业可正常进行。

8.1.2 温度预警事件

（1）高温预警：当前环境温度大于等于35℃时，广播系统进行全区域广播，通知平台现场工作及监护人员，当前温度条件下应及时调整工作时段、注意补充水分、注意防暑防晒等内容；

（2）低温预警：当前环境温度大于等于零下10℃时，广播系统进行全平台区域广播，通知平台现场工作及监护人员，当前温度条件下调整工作内容、注意防寒保暖等内容；

8.1.3 湿度预警事件

当现场湿度条件大于等于90%时，广播系统进行全平台区域广播，通知平台现场工作及监护人员，当前湿度条件下建议停止室外电气作业、人员注意防滑。

显示海洋气象环境预报、气象预警事件、平台所处海域地理条件、气象要素实时信息显示、实时气象数据分析画面，提供气象报表查询入口。

8.1.4 海洋气象环境预报

可根据平台具体参考平面，对甲板距海平面高度进行设定，当能见度、波高超过阈值后，广播系统进行全平台区域广播，通知平台现场工作及监护人员，建议停止相关平台室外作业。

8.2 红外测温系统联动

主要构成系统：红外测温、视频监控、广播系统、程控系统。

此项联动主要针对测控点位温度异常情况进行预警提示。红外测温系统对监控点位或区域温度进行实时监测，并根据判选条件进行数据比对，将数据对比后产生的预警事件通过广播系统播报，并调取相关视频监控摄像头进行监控，同时调用电话系统，联系该区域或设备负责人采取措施。

8.3 防登临系统联动

主要构成系统：防登临系统、视频监控、广播系统、语音系统。

该项联动设计，主要针对渔船等非常规作业船舶靠泊进行预警提示。防登临系统对平台周边海域进行实时监测，如渔船等非常规作业船舶靠近平台时，由防登临系统自动向融合平台发送告警信息，并调用广播系统进行全区域广播，调取周边视频监控摄像头进行画面捕捉，同时调用语音系统，联系相关人员采取防登临措施。

8.4 视频监控系统联动

主要构成系统：视频监控系统、语音系统。

该项联动设计，主要针对常规做作业船舶靠泊平台进行提示。视频监控系统船只靠泊测海域进行监控，如发现常规作业船舶预靠泊平台，系统自动调用广播系统进行全平台区域广播，同时调用语音系统，联系平台相关人员进行靠泊准备。

8.5 溢油监控系统联动

主要构成系统：溢油监控系统、语音系统。

该项联动设计，主要针对指定点位的海面监控视频，可对该点位的海面进行实时监控，当海洋油污染事故发生时，调用语音系统，联系平台相关人员查看现场情况，及时采取有效措施，避免海洋污染的事故进一步扩大。

8.6 人员、工单系统联动

主要构成系统：人员信息系统、工单系统、视频监控、广播系统、语音系统。

（1）针对人员出海天数超期进行预警通知，对人员出海天数超过28 天、35 天、42 天三个主要时间节点后，调用系统消息公告功能或语音功能，通知个人，避免违规安全事件的发生。

（2）针对许可证超期人员进行预警通知，根据许可证到期时间判别，对证书超期的人员，调用系统消息公告功能或语音功能，通知个人，避免违规安全事件的发生。

9 结束语

本解决方案提供了一套软硬件一体化的融合通信主机系统，硬件形式为刀片服务器。包含了广播系统、视频监控系统、软交换及视频会议系统、气象主机系统等，分别集成运行于各刀片节点上。一体化融合通信系统作为系统核心软件，同样运行于刀片节点上，具备基于三维模型的可视化展示、融合通讯调度、业务智能联动三大业务功能。该核心软件与其它刀片上的功能模块进行业务互联，整体上构成运行于统一硬件平台上的各功能集成部署并实现内部高度互联的一整套融合通信业务系统。

该解决方案打造了中海油现场融合业务平台，形成海上平台现场通讯调度、安全监控、工业互联场景的整体解决方案，实现各级功能模块的数字化、智能化升级，并根据需要进行业务联动，真正实现“一体化”的价值。