近年來，為了滿足國民經(jīng)濟快速發(fā)展的需要，國家對油氣管線建設的投入逐步加大，在全國形成了縱橫交錯的石油天然氣輸送管線。

2009-2015年期間，國家規(guī)劃在東南、長三角、環(huán)渤海、中南地區(qū)四個重點目標市場新建支線管道約8000公里。其中包括如下管線：

1.環(huán)渤海地區(qū)規(guī)劃新建秦沈線、陜京三線、山東管網(wǎng)等干線管道；

2.中南地區(qū)規(guī)劃建設西二線、西三線干線及十堰支干線、湘潭支干線；

3.東南沿海規(guī)劃建設西二線、西三線、中緬管道、福建支干線；

4.長三角地區(qū)規(guī)劃建設西二線上海支干線、金華-麗水-溫州-臺州支線及如東-南通-江都管道。

屆時將形成一個以西一線、西二線、西三線、陜京一二三線、川氣東送線等為主的油氣集輸網(wǎng)絡，橫貫東西、縱貫南北的天然氣基礎管網(wǎng)將對我國的國民經(jīng)濟產(chǎn)生重大的影響。

既往以來，石油石化、天然氣行業(yè)一直是國家安全防范的重點行業(yè)，一旦發(fā)生火災或爆炸等事故，將會造成重大的人員傷亡和國家財產(chǎn)的嚴重損失。因此，在石油天然氣集輸領域，為保證對整個生產(chǎn)運輸過程進行有效的監(jiān)控，確保人員、裝置設備的絕對安全，建立一套智能化、高可靠性的石油管道綜合聯(lián)網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)顯得非常迫切而重要。

本文重點闡述輸氣管線站場的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)和激光對射周界防范系統(tǒng)。

總體目標

總體目標需滿足一下三個方面。

1、對于視頻監(jiān)控而言，石油管線沿線各站場以站內(nèi)本地監(jiān)控、站內(nèi)本地存儲、站內(nèi)本地管理為主，遠程監(jiān)控、遠程管理為輔。本地監(jiān)控、存儲和管理功能不依賴于遠程設備，當傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，站內(nèi)系統(tǒng)應能保證獨立正常運行和正常操作。

2.監(jiān)控系統(tǒng)的管理（系統(tǒng)設置、權限管理等）、控制（操作鏡頭）、顯示（屏幕切換）和存儲（錄像）各自相對獨立，某一部分出現(xiàn)故障時不會影響到其他部分。

3.工業(yè)電視系統(tǒng)必須與周界防范系統(tǒng)及消防系統(tǒng)等進行有效的聯(lián)動。

需求分析

石油天然氣管道需要對沿線的首站、分輸站、清管站、壓氣站、聯(lián)絡站、監(jiān)控閥室、RTU 閥室、末站等重要場所進行全面的監(jiān)控，防止各種生產(chǎn)事故的發(fā)生。

同時，系統(tǒng)需要監(jiān)視站場工藝裝置區(qū)、場區(qū)、大門等區(qū)域內(nèi)設備的工作、人員活動情況，及時發(fā)現(xiàn)或確認設備故障、火災以及非法入侵等安全隱患，并支持聯(lián)動周界防范、消防等子系統(tǒng)。上級主管部門可以隨時了解現(xiàn)場的生產(chǎn)情況，以便在發(fā)生突發(fā)事件時能通過現(xiàn)場的實際情況作出正確的指揮策略。

現(xiàn)分別從本地監(jiān)控和遠程監(jiān)控兩個方面來描述系統(tǒng)的用戶需求。

本地監(jiān)控需求（一級監(jiān)控中心）

視頻監(jiān)控

本地監(jiān)控主要是為了了解整個站場內(nèi)人員工作及設備運行的情況，攝像前端將拍攝的圖像傳送到站控室，實現(xiàn)全部監(jiān)控功能，以便及時處理突發(fā)事件，監(jiān)控功能主要包括：采集、傳輸及切換顯示單個或多個圖像；存儲和調用各路圖像；通過對攝像機云臺、鏡頭動作的控制以達到更好的監(jiān)視效果。閥室為無人值守場所，視頻監(jiān)控設備只設置攝像機和視頻服務器，無存儲和監(jiān)視終端，視頻圖像通過SDH傳輸網(wǎng)絡傳至鄰近的站場進行監(jiān)視和存儲。

本地監(jiān)控視頻路數(shù)一般不超過16路，需滿足全天24 小時不間斷錄像。也可設置為周期計劃錄像、移動偵測錄像或報警錄像等多種錄像模式，各路圖像全部保存，視頻存儲格式為D1時，錄像文件最長可保存30 天左右。并可按照時間或事件等對錄像文件進行搜索回放，也可將錄像文件轉存至光盤等其它存儲設備。

周界防范

在站場四周圍墻布置周界防范系統(tǒng)，防止外來人員入侵進行破壞。由于該場所為油氣高危場所，因此不能采用傳統(tǒng)的紅外對射以及電子圍欄，必須采用具備防爆功能的激光對射周界防范系統(tǒng)。

告警聯(lián)動

每個站場安裝的SCADA 系統(tǒng)、周界防范系統(tǒng)和消防設備，均可同視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)動；同時在站場控制室安裝聲光報警主機，與監(jiān)控主機進行聯(lián)動報警。

報警功能

系統(tǒng)必須實現(xiàn)球機和槍機的移動偵測功能。利用這個功能系統(tǒng)應能實現(xiàn)當人或車輛跨越預先設定的警戒線時發(fā)出報警；當有物體（主要指人或車輛）移入畫面時發(fā)出報警。報警功能應能根據(jù)要求布防或撤防。

系統(tǒng)必須實現(xiàn)高速球機的移動物體自動跟蹤功能。移動物體自動跟蹤功能是指系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)某一監(jiān)控區(qū)域出現(xiàn)移動人物或車輛時，能夠調動攝像機的云臺、鏡頭等機構對移動物體進行跟蹤拍攝，直到移動物體超出前端攝像機的監(jiān)視范圍，本功能啟動的同時能夠觸發(fā)報警和錄像。本功能可以通過前端攝像機或者后端的網(wǎng)絡視頻服務器（編碼器）來實現(xiàn)，也可以通過平臺軟件來實現(xiàn)。

遠程監(jiān)控需求（二級監(jiān)控中心）

站場本地的視頻信號通過SDH傳輸網(wǎng)絡傳輸?shù)竭h端的控制中心，遠端的控制中心可依據(jù)權限實現(xiàn)對站場的前端設備進行遠程監(jiān)控。

整體規(guī)劃方案

工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)

油氣管道工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)從設計結構上可分為站內(nèi)本地監(jiān)控系統(tǒng)和遠程監(jiān)控系統(tǒng)，工藝站場屬于本地監(jiān)控，站內(nèi)本地監(jiān)控系統(tǒng)包括沿線各工藝站場配置的前端攝像機、各類傳感器和后端的監(jiān)控、存儲、管理平臺；干線管理處、調控中心和主調控中心均屬于遠程監(jiān)控系統(tǒng)，遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)各遠程監(jiān)控終端對下轄沿線工藝站場內(nèi)監(jiān)控視頻、告警數(shù)據(jù)和錄像等資料的調看，以及對工藝站場內(nèi)前端攝像機的控制。如（表一），對于特殊監(jiān)控場所的遠端攝像機，如果需接入站場監(jiān)控系統(tǒng)，可采用光端機的方式接入。

周界報警系統(tǒng)

周界報警系統(tǒng)以報警控制主機為控制中心，報警控制主機負責報警系統(tǒng)探測器的設防和撤防控制、探測器采集信號的處理、報警信號的輸出以及聯(lián)動電視監(jiān)控系統(tǒng)。

在圍墻上方安裝激光對射探測器，組成不留死角的防非法跨赿的報警系統(tǒng)。一旦有人非法闖入，遮斷激光射束，就可立即報警至站場控制值班室，同時與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動。監(jiān)控前端提供預置位支持，警情發(fā)生區(qū)域的圖像自動在顯示器上顯示，并進行實時錄像。

圍墻四角安裝激光對射報警探測器，位于防爆區(qū)域內(nèi)的收發(fā)終端須加裝防爆護罩。

平臺接入策略

前端站場視頻監(jiān)控內(nèi)容需接入中石油北京主調控中心的視頻監(jiān)控管理平臺，由于該平臺為既有平臺，且站場視頻監(jiān)控廠家設備多種多樣，接入平臺需做到各個主流廠家設備與平臺之間能實現(xiàn)互聯(lián)互通。目前采用的接入方式有2種：通過設備廠家提供的SDK包接入；通過設備廠家開放接口協(xié)議接入。

系統(tǒng)架構及功能實現(xiàn)

石油管道工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)通常采用以NVS（網(wǎng)絡視頻服務器）或嵌入式DVR（數(shù)字硬盤錄像機）為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用三級組網(wǎng)：站場監(jiān)控點、地區(qū)監(jiān)控中心和調控中心監(jiān)控中心（如圖2）所示。從結構上可分為站內(nèi)本地監(jiān)控系統(tǒng)和遠程監(jiān)控系統(tǒng)，除站內(nèi)本地外，地區(qū)監(jiān)控中心和調控中心的監(jiān)控中心均屬于遠程監(jiān)控。

站內(nèi)本地監(jiān)控系統(tǒng)包括沿線各工藝站場配置的前端攝像機和后端的監(jiān)控、存儲、管理平臺部分。遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)各遠程監(jiān)控終端對下轄沿線工藝站場內(nèi)監(jiān)控視頻、錄像資料的調看，以及對工藝站場內(nèi)前端攝像機的控制。

此外本地站控視頻監(jiān)控系統(tǒng)還需接入中石油北京油氣調控中心的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由中心管理單元、設備接入代理、綜合視頻交換機、監(jiān)控終端等組成。綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要針對其下轄范圍內(nèi)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)相應的接口軟件模塊，從而實現(xiàn)對所有站場視頻監(jiān)控畫面、錄像的調看。

前端站場架構

如（圖3）所示，當編碼器采用多媒體接入單元（DVR或NVS）時，工藝站場視頻監(jiān)控點由前端的攝像機、多媒體接入單元（16路）、報警器、周界防范報警系統(tǒng)、音箱、話筒、煙感傳感器、網(wǎng)絡交換機、NVR、監(jiān)控終端等組成，前端視頻錄像存儲在NVR上。

監(jiān)控現(xiàn)場擔負著監(jiān)控系統(tǒng)的媒體數(shù)據(jù)采集和控制命令的執(zhí)行部分，是整個系統(tǒng)重要組成部分之一。主要完成視頻信息的采集、編碼、壓縮和傳輸，攝像機的控制和報警的輸入/輸出工作。一旦發(fā)生人員入侵、火災等告警，系統(tǒng)則立即將告警呈現(xiàn)在監(jiān)控終端上，同時可聯(lián)動聲光報警器、切換視頻。這時值班人員可通過站場內(nèi)的消防廣播系統(tǒng)通知相關人員趕赴現(xiàn)場處理，或及時疏導其他人員撤離。

調控中心架構

調控中心由中心管理服務器、流媒體服務器、多媒體交換單元（解碼器）、監(jiān)控業(yè)務臺終端、管理業(yè)務臺終端、監(jiān)視器組成的電視墻、音箱、話筒、網(wǎng)絡交換機等組成。

調控中心的視頻監(jiān)控平臺可調看所轄干線工藝場站的實時視頻、重要視頻可存儲在中心，同時可進行實時視頻的轉發(fā)。平臺軟件功能模塊主要包括中心管理模塊，接入管理模塊，視頻轉發(fā)模塊，數(shù)據(jù)庫功能模塊，多媒體交換單元模塊。

系統(tǒng)優(yōu)勢

本項目系統(tǒng)優(yōu)勢主要在以下幾個方面。

· 單點登陸，統(tǒng)一認證，統(tǒng)一平臺；

· 電信級可靠性設計，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；

· 松耦合架構設計，多級中心互聯(lián)，獨立保活；

· 開放式系統(tǒng)平臺設計，標準的COM和API接口；

· 遵循ONVIF國際標準，廣泛兼容主流前端設備；

· 運用最新的移動技術，體驗貼身監(jiān)控服務；

· 智能路由技術，降低網(wǎng)絡負載；

· 專業(yè)化系統(tǒng)網(wǎng)管，維護方便；

· 維護巡檢電子化，提高運維工作效率。

結語

目前的站場監(jiān)控前端主要是以模擬標清攝像機加編碼器接入為主，隨著視頻監(jiān)控的高清化、網(wǎng)絡化、智能化的發(fā)展，相信高清網(wǎng)絡攝像機在新建的石油管道聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應用會逐步增多，未來的石油管道工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)中，高清、智能一體化的設備將會逐步取代模擬前端視頻設備。

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