大庆油田网络视频监控系统项目应用

    项目背景介绍
 
    随着大庆油田创建百年油田、建设数字油田目标的确立，为了配合油田产能建设，开发油田生产数据自动采集及生产现场远程视频监控功能，大庆油田通信公司对油田现有生产设备进行信息化改造，建设一套集油田视频监控及数据传输为一体的油田数字化综合业务系统。该系统可以大大提升生产系统自动化管理水平，提高油田采收率、增加原油产量、降低劳动强度、节约企业运行成本、保证工人人身安全、从而提高企业核心竞争力。
　　
    该系统将油井、计量间、中转站、联合站等站点的视频监控信息数据集中起来，通过有线、无线或有线、无线混合的IP网络，与采油厂现有的计算机网络相连接，实现对生产现场的实时监控和生产设备的远程测控。最终，实现对现有人力资源的合理调配和对整个生产过程的自动化管理。
　　
    系统设计要求
　　 
    基于此次覆盖范围超过180平方公里，中心点与井区的最远距离为10公里的基本情况，针对采油厂生产环境复杂，油井分布零散的实际情况，大庆油田对本次系统提出了如下的要求：
    要具备网络化监视管理功能，采用SCDMA无线接入、光纤接入、SCDMA McWiLL无线宽带接入等多种网络接入方式相结合，为全井区作业面的网络摄像机提供接入；
    整合污水处理区、生活区原有模拟视频监控系统；
    实现井区到厂区的长距离高带宽回传，支持高质量视频图像传输；
    利用原有的网络和新组建的网络实现前端网络摄像机的分级、分权限集中控制管理；
    系统先进可靠，具有自主知识产权。
    防盗、抢原油事件，事件发生时，实现远程告警，油井泄露原油告警 ；
    可远程指导作业施工与设备维修 ；
    磕头机（抽油机）正常工作过程中，突然停机，或静止状态，突然启动抽油。如果发生此类事件，中心控制室端口，要提供声光报警（根据客户要求，可以增加语音告警）
    传输距离较远，且采油点可能迁移或新增，因此整个图像监视系统，要便于今后系统监视网点扩充，预留基于Wi-Fi的语音、井下数据采集等功能的扩展；
    根据客户要求，现场监视图像压缩后存入硬盘。作为历史存放，并可以以日期、时间、监测站点为检索要素查询图像。
　　
    方案设计说明
　　
    油田监控系统前端设备选型
　　
    1、在各作业区中转站、联合站、注入站及配置站等站点室内主要工作岗位安装网络红外一体化摄像机，对生产状况进行监视。摄像机安装室外带雨刷除尘功能的温控护罩避免粉尘油渍损坏摄像机；摄像机可以接入多种报警设备，当有警情的时候，自动调用预置位，封锁重要监控区域，自动发出报警、联动录像、向上级指挥机构发出告警提示、向相关负责人发出手机报警短信。 
 
    2、油田的抽油机、计量间、中转站及联合站等室外安装网络红外高速球，对站内全貌进行监视。网络红外高诉球可以设置扫描区间，在指定的区间内按照预先设定的路径进行巡视。具有多路报警输入输出信号接口，可以外接红外对射，通过红外对射的开关信号触发球机预置位，也可以外接警号触发报警声音；
　　
    3、配置无线网络摄像机，满足油井临时监控点布设的需求，可以方便的移动位置，不用重复敷设通讯线路，设备采用WEB加密方式，支持802.11b/g，可扩展802.11i，可以扩展3G模块，满足未来更高级的通讯方式；
　　
    4、大庆油田污水处理厂网络视频监控产品线中的4路D1网络视频服务器整合原有模拟监控系统，实现网络传输、远程视频监控的功能。
　　
    5、配置小型红外一体化网络摄像机，从安全防范的角度，保障生活区内的建筑、设备的安全、防盗、防火。
　　
    6、在采油井关键部位设置定点监控摄像机，将油压表、流量表等数据总线接入网络视频服务器，利用网络视频服务器的透明通道进行传输。在系统控制中还可以接入电流电压检测模块、温度湿度检测模块，这些检测模块都可以共享网络视频服务器的数据通道。网络视频服务器接入本地监控网络。 

    油田监控系统数据传输技术
　　
    针对采油厂生产环境复杂，油井分布零散的实际情况，通信公司将采用相应的传输方式进行混合组网。主要选择传输方式如下：
　　
    SCDMA无线接入方式 ：
　　
    SCDMA是同步码分多址的无线接入技术，它采用智能天线、软件无线电以及自主开发的SWAP+空中接口协议等先进技术，是一个全新的拥有完整自主知识产权的无线通信技术标准。 目前，油田通信已经构建了SCDMA无线通信网，已建基站450余座，覆盖整个油田五千多平方公里。以SCDMA无线通信网为依托，可以实现对遍布在大庆油田的无人值守机采井、计量间进行自动检测、数据采集和控制。
　　
    系统优点
　　
    网络覆盖范围广，已遍布整个大庆油田，尤其对偏远油田覆盖效果非常理想，完全适合油田自动化数据采集需要；
    系统性能稳定，可靠性高，巡检时间短；
    系统具有语音、数据优先级设置功能，可以根据用户的需求
    设定各种业务的优先级，可以令数据业务优先于语音业务，以保证数据传输的实时性、可靠性，这一点是其他运营商的网络不可比拟的。
    SCDMA数据通信终端具有自我检测功能，它与外接的RTU设备具有心跳机制，在工作过程中互相监视、互相复位。
　　
    光纤接入方式

    光纤接入作为搭建数据传输网络的一种有线接入技术，它拥有容量大、传输频带宽（可以提供100M的宽带接入）、信号损耗低、抗干扰能力强等优点，是油田数字化建设中传输技术的最佳选择。
    光纤接入方式不但可以实现视、音频信号的高质量传输；同时，还能保证采油矿各站点自动化采集数据的实时传送；另外，也将为油田下一步办公自动化建设提供宽阔的网络空间。
　　
    SCDMA McWiLL无线宽带接入系统

    McWiLL无线宽带接入系统是一种基于CS-OFDMA技术完全自主知识产权的全IP移动宽带无线接入系统，能够提供超大容量的移动宽带数据和移动语音业务，可以为油田野外单井的视频监控信息和数据采集提供无线宽带接入方式。 
    
    McWiLL主要特点：
    高容量：单扇区容量15Mbps/5MHz ，三扇区设置可以提供45Mbps；
    覆盖广：城市覆盖半径1～3km, 郊区可达30km；
    高带宽：上下行总共可达3Mbps的传输速率；
    多频段：400M，1800M和3300MHz等不同频率的产品和多频终端；
    同频组网：实现1&times1同频组网，并且性能稳定；
    超大语音容量：单扇区支持双向各300个并发信道；
    上下行带宽灵活：上下行带宽分配比例可以灵活调整:1:7、2:6、4:4等；
    安全：自主知识产权、多层次安全方案；
    低辐射：绿色环保。
　　
    监控中心
　　
    监控中心包括管理服务器，数据存储服务器，监控终端，管理员操作主机。 管理服务器配有数据库管理系统，对监控人员的管理、登录、浏览、控制、删除、复制、备份等的权限，及各个网络摄像机的登录、录像、浏览、控制权限级别进行统一管理。管理服务器还负责报警信号的处理与保存，根据预定的报警方式，准确及时的对各监视点发出的报警信号做出响应。管理服务器是整个系统运行的管理核心，控制着整个系统数据的流向，提供各种数据的访问、备份、删除、检索权限的设置与验证。 数据存储服务器用于保存从各监控点传回的实时图像数据，提供实时录像、定点定时录像和录像数据检索回放功能。存储服务器可根据设置实行自动擦写循环录像，做到全天无人值守。 管理员操作主机主要供系统管理员进行系统管理用，能进行系统配置，数据维护，权限设置等。 监控终端是基于 PC 的终端设备，可接收来自各监控点送回的数据视频流，并进行解压显示。同时也可作为系统管理终端，通过登录管理服务器，完成监控管理的各项功能设定，是监控人员与监控系统进行人机对话的一个主要设备。
　　
    在本地监控系统中设置NDVR，负责实时监控、录像、设备控制、数据采集分析等任务。同时NDVR还将为远程油田系统总部提供数据转发服务，保证上级管理部门可以在远程实现对本地的监控和管理。
　　
    在总部监控中心，将设置统一监管系统。可以有效监管下属各个采油站点的实时工作情况。对上传的数据采集进行数据报表分析。管理人员也可以利用网络通讯平台和各个采油站点的工作人员进行在线语音、文字交流。
　　
    主要功能特点：
　　
    1、提供完善的实时监控、设备管理、权限控制、录像策略、系统日志管理、报警系统管理、图像管理、人员管理等功能。
    2、通过视频服务器I/O采集模块，将抽油机的电流电压、温度湿度报警实时上传至监控中心，并自动形成报表，监控数据将会保存在数据库中，为日后分析提供依据。
    3、网络视频服务器可以监测系统运行数据。一旦超过标准值可以通过控制接口控制系统保护功能。同时这些报警数据将会优先传送到上级指挥机构。为上级领导做出决策提供依据。
    4、利用网络视频服务器的双向语音功能，通过网络监控平台实现领导和各采油站点工作人员在线语音、文字交流。
    5、前端监控系统录像策略包含定时录像、手动录像、报警联动录像、视频移动录像等多种录像模式。管理员可以在重点区域重点时段启用定时录像功能，在报警设备防区设置报警联动录像功能，当有警情的时候可以自动联动录像并设置报警预录时间。
    6、网络视频服务器、网络红外摄像机和网络红外高速球可以提供高清晰的监控画面。在系统数据库中设置有地形面貌检索记录，工作人员可以记录现场的地形地貌，为日后的勘探提供直观的视频录像文件，相关的技术参数也可以由数据库中检索出来。
　　
    结束语
　　
    本次视频监控系统保证了油田内部从以前粗放式管理向信息化管理的过渡，加强了对采油到输油过程的集中管理、环境监控以及生产生活细节监控。建立包括油井远程视频监控、输油管线泄露监测、集输站库自动化监控、污水处理、小区安防等多系统的监控平台，目的是利用该套视频监控系统，保证原油开采提供各类安全保障，保证整个生产过程的正常运转。