油田環(huán)境中基于無線網(wǎng)橋的視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)

牛輝

摘 要 文章首先針對基于無線網(wǎng)橋的視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行分析，而后進(jìn)一步對油田環(huán)境下的視頻監(jiān)控實現(xiàn)與特征展開了討論。

關(guān)鍵詞 油田；無線網(wǎng)橋；視頻監(jiān)控

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）16-0100-01

當(dāng)前在油田生產(chǎn)過程中，隨著整個油田開采和運輸作業(yè)過程技術(shù)的成熟，以及信息化的日益深入，在整個工業(yè)環(huán)境中形成高效的信息部署已經(jīng)成為必然。而在信息化的環(huán)境之下，視頻監(jiān)控作為油田環(huán)境中獲取信息的重要途徑和手段，其實現(xiàn)方式成為了整個油田通信領(lǐng)域共同關(guān)注的焦點。

1 基于無線網(wǎng)橋的視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

當(dāng)前在油田環(huán)境下，基于網(wǎng)橋的監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA，Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)，融入視頻監(jiān)控的技術(shù)元素，打造出基于無線網(wǎng)橋的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對于加強油田環(huán)境中的工作安全水平，彌補可能出現(xiàn)的疏漏以及加強輸油過程安全等方面都有積極的幫助作用。

從功能角度看，無線網(wǎng)橋能夠?qū)崿F(xiàn)無線局域網(wǎng)段與有線局域網(wǎng)段的鏈接，同時也能夠用于融合多個獨立網(wǎng)絡(luò)，其能夠承受的距離通常保持在50 km范圍左右。在使用過程中，無線網(wǎng)橋在彈性方面有著突出表現(xiàn)，由于在傳輸距離上相對強大，因此能夠在一個較大范圍內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，也正因為如此，無線網(wǎng)橋能夠有效實現(xiàn)在某一個區(qū)域內(nèi)部的傳輸帶寬資源優(yōu)化。這種特征對于油田工作環(huán)境而言十分重要，因為在油田工作過程中，對于某些工作環(huán)節(jié)或者區(qū)域信息傳輸總量相對較大，諸如加工或者開采環(huán)節(jié)，但是對于油氣管道運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，其監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸量則較小。監(jiān)控需求的分布不均直接影響到需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量嚴(yán)重不均，因此如果采用有線數(shù)據(jù)傳輸，很容易造成傳輸資源的浪費。

從視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成角度看，油田環(huán)境下的視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻采集設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和監(jiān)控中心三個主要部分構(gòu)成，并且考慮到油田工作環(huán)境中同時會出現(xiàn)大量工作狀態(tài)數(shù)據(jù)需要傳輸，因此還通常會在采集端安裝數(shù)據(jù)采集設(shè)備，與視頻采集設(shè)備保持平行工作。典型的基于無線網(wǎng)橋的視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參見圖1。

監(jiān)控探頭負(fù)責(zé)獲取環(huán)境中的相關(guān)狀況數(shù)據(jù)，并且交由編碼器負(fù)責(zé)實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)的壓縮，便于實現(xiàn)傳輸。在油田環(huán)境中，通常會設(shè)置遠(yuǎn)程終端單元（RTU，Remote Terminal Units）來實現(xiàn)包括油田工作儀表等在內(nèi)的多方面數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)在集線器部分實現(xiàn)匯集，而后通過無線網(wǎng)橋傳輸至監(jiān)控數(shù)據(jù)中心。無線網(wǎng)橋端采用定向天線，而監(jiān)控中心端則采用全向天線，確保能夠同時接收到傳輸范圍內(nèi)的多個無線網(wǎng)橋數(shù)據(jù)。

2 油田環(huán)境下的視頻監(jiān)控實現(xiàn)與特征

在油田環(huán)境下，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的搭建與實現(xiàn)，有諸多細(xì)節(jié)需要關(guān)注。

首先在視頻采集層面，油田工業(yè)環(huán)境中的前端視頻采集攝像機的選擇十分重要。由于采用無線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，因此首先需要能夠滿足相應(yīng)的視頻壓縮技術(shù)要求，除此以外，還應(yīng)當(dāng)將油田環(huán)境中需要面對的諸多惡劣自然以及工業(yè)環(huán)境考慮在內(nèi)。通常對于油井較為集中的井場環(huán)境，全方位監(jiān)控的球機是較好選擇，而對于相對分散的單井或者輸油管線環(huán)境的布控，則通常更多考慮選用半球機或者是固定角度的槍機。并且考慮到實際環(huán)境中的監(jiān)控需求，還可以在白天采用彩色攝像機組而在夜間換為黑白機組，兩組設(shè)備可以通過敏繼電器實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，并且進(jìn)一步通過無線網(wǎng)橋與監(jiān)控中心保持聯(lián)系。

其次，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備也是整個系統(tǒng)中需要關(guān)注的重點。不同于以往常用的GPRS技術(shù)，無線網(wǎng)橋采用了微波擴頻技術(shù)（SST，Spread Spectrum Technology），從而能夠?qū)崿F(xiàn)不同局域網(wǎng)之間的連通，同時避免了GPRS技術(shù)在視頻信號傳輸方面的固有缺陷。無線網(wǎng)橋本身支持點對點、點對多點以及中繼三種工作模式，但是在油田工作環(huán)境下，點對多點較為常用。即在生產(chǎn)井場環(huán)境中對視頻數(shù)據(jù)依據(jù)數(shù)據(jù)量進(jìn)行集簇，并且經(jīng)由無線網(wǎng)橋的定向天線傳輸至監(jiān)控中心。雖然油田環(huán)境中傳輸距離較大，但是對于無線網(wǎng)橋而言仍然可以有效實現(xiàn)，因此中繼模式通常不會被采用。

而對于監(jiān)控數(shù)據(jù)中心，則表現(xiàn)相對傳統(tǒng)。監(jiān)控數(shù)據(jù)中心除了需要保持全向天線的工作正常以外，基本僅需要加強數(shù)據(jù)處理能力以做監(jiān)控數(shù)據(jù)做出及時的反應(yīng)。因此對于數(shù)據(jù)處理的能力和技術(shù)要求較高。

這樣的基于無線網(wǎng)橋的一個完整視頻監(jiān)控系統(tǒng)，從功能上說需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集以及必要壓縮處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)視以及遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)處理在內(nèi)的一系列職能。在油田領(lǐng)域中，通過對不同環(huán)境中的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)量進(jìn)行統(tǒng)計，集中到相應(yīng)的無線網(wǎng)橋設(shè)備上并且展開傳輸，一方面能夠有效實現(xiàn)長距離視頻數(shù)據(jù)傳輸，另一個方面還可以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)通信資源，優(yōu)化整個通信網(wǎng)絡(luò)的反應(yīng)速度，減少傳輸過程中的數(shù)據(jù)擁堵等問題。與此同時，由于通信系統(tǒng)的順暢，因此監(jiān)控數(shù)據(jù)中心可以進(jìn)一步更針對數(shù)據(jù)處理展開發(fā)展，加強數(shù)據(jù)識別以及數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)的深入應(yīng)用。而在安全方面，無線網(wǎng)橋也可以通過自身配置來實現(xiàn)對于不同安全級別用戶權(quán)限的控制，進(jìn)一步提升整個通信環(huán)境的安全特征。

3 結(jié)論

無線網(wǎng)橋技術(shù)的成熟與發(fā)展，與油田工業(yè)環(huán)境呈現(xiàn)出相互促進(jìn)的趨勢。在油田環(huán)境中，包括對于井場和輸油線路環(huán)境，甚至于日常的工作環(huán)境等，都涉及到監(jiān)控的應(yīng)用?；诖朔N考慮，必須嚴(yán)肅對待，關(guān)注先進(jìn)技術(shù)，積極發(fā)現(xiàn)既有不足，以切實推動油田工業(yè)環(huán)境中的監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展作為基本目標(biāo)，對先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行引入，切實形成對于油田工業(yè)環(huán)境的安全保證和推動力量。

參考文獻(xiàn)

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