井場(chǎng)安全生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

慈興華，馮 鍵，張 娟，周文治，葉艷輝中石化勝利石油工程有限公司地質(zhì)錄井公司，山東 東營(yíng)

2長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢

井場(chǎng)安全生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

慈興華1，馮 鍵1，張 娟1，周文治2，葉艷輝11中石化勝利石油工程有限公司地質(zhì)錄井公司，山東 東營(yíng)

2長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢

針對(duì)常規(guī)井場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在人工值守方面出現(xiàn)的問題，從系統(tǒng)架構(gòu)、技術(shù)和方法、應(yīng)用實(shí)現(xiàn)方面進(jìn)行井場(chǎng)安全生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，目的在于彌補(bǔ)人工值守不可避免的視覺不敏感，提高對(duì)井場(chǎng)各類不安全行為的辨識(shí)度和預(yù)警效率，對(duì)違章操作進(jìn)行監(jiān)督、糾錯(cuò)及取證，提高現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)人員遵章守紀(jì)和安全意識(shí)。基于該設(shè)計(jì)的井場(chǎng)安全生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井井場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)全過程、全方位、全天候的智能化視頻監(jiān)控，提高企業(yè)安全監(jiān)管水平。

視頻監(jiān)控，安全監(jiān)督，違章作業(yè)，圖像智能分析，系統(tǒng)自檢

Copyright ? 2017 by authors, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

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Received: May.30th, 2017; accepted: Jun.7th, 2017; published: Oct.15th, 2017

AbstractThe intelligent monitoring system of safety production on well site was a video surveillance system which could provide whole process, all-round, all-weather monitoring of drilling safety production situation.The system aimed to improve personnel compliance and safety awareness, supervision and correction of illegal operation.This paper briefly introduces the frame of the intelligent monitoring system of safety production on site, and mainly expounds the intelligent application design of wellsite video intelligent analysis system.The construction and use of this system would greatly improve the efficiency of wellsite monitoring and control, and make the on-site safety management more efficient, timely and accurate.

KeywordsVideo Monitor, Safety Supervision, Illegal Operations, Intelligent Image Analysis, System Self-Test

1.引言

目前石油工程現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)大都采用數(shù)字視頻錄像機(jī)(硬盤錄像機(jī))進(jìn)行7 × 24 h不間斷監(jiān)控運(yùn)行，其主要作用是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)違章行為進(jìn)行約束和安全生產(chǎn)事故取證，極大提高了管理效率。這種監(jiān)控方式技術(shù)成熟且成本較低，能夠?yàn)槭鹿收{(diào)查分析提供直接證據(jù)，也能利用人工進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，但在監(jiān)控效果方面也還存在一定的不足。其主要表現(xiàn)在對(duì)生產(chǎn)作業(yè)的視頻監(jiān)控依賴工作人員長(zhǎng)時(shí)間的盯守屏幕，難免會(huì)產(chǎn)生視覺疲勞、中途分心等情況，難以完全保證對(duì)違章作業(yè)信息的及時(shí)獲取，是實(shí)現(xiàn)“早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防、早處理”的隱患。當(dāng)今信息技術(shù)正朝大數(shù)據(jù)、人工智能等方向快速發(fā)展，利用信息前沿技術(shù)建立一套智能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，既能保留傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)，又能充分利用人像識(shí)別、圖像智能分析等計(jì)算機(jī)技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)安全生產(chǎn)事故的主動(dòng)預(yù)防和控制，將不安全行為可能引發(fā)的事故扼殺在萌芽中。筆者擬在現(xiàn)有視頻監(jiān)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、應(yīng)用實(shí)現(xiàn)等方面，對(duì)“井場(chǎng)安全生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)”進(jìn)行說明，以期設(shè)計(jì)出符合傳統(tǒng)人工值守視頻監(jiān)控習(xí)慣，充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)智能識(shí)別技術(shù)的新型井場(chǎng)安全生產(chǎn)監(jiān)控平臺(tái)。

2.主體設(shè)計(jì)

2.1. 系統(tǒng)構(gòu)成

整個(gè)系統(tǒng)分三層架構(gòu)搭建，包括：前端信號(hào)采集層、中間媒體處理層和后方用戶表示層。如圖1所示。

Figure 1.The sketch of system’s framework圖1.系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

2.1.1. 前端信號(hào)采集層

前端信號(hào)采集層主要由視頻信號(hào)采集單元、視頻編碼單元、報(bào)警單元等組成，主要負(fù)責(zé)前端視頻信息、報(bào)警信息采集，接入業(yè)務(wù)中心。鑒于石油工程作業(yè)環(huán)境的特殊性，前端接入層的設(shè)備以視頻采集、編碼功能為主，具備簡(jiǎn)單的報(bào)警模塊即可滿足要求。接入點(diǎn)主要包括定點(diǎn)監(jiān)控和移動(dòng)監(jiān)控：定點(diǎn)監(jiān)控對(duì)鉆井施工現(xiàn)場(chǎng)主要區(qū)域進(jìn)行24 h監(jiān)控和錄像；移動(dòng)監(jiān)控對(duì)于臨時(shí)動(dòng)火、維修采用移動(dòng)攝像設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和錄像。

2.1.2. 中間媒體處理層

中間媒體處理層是整個(gè)智能視頻分析監(jiān)控的核心，主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)處理控制、視頻音頻傳送、存儲(chǔ)，進(jìn)行系統(tǒng)和硬件設(shè)備管理、前端設(shè)備和后方用戶的接入認(rèn)證、媒體分發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)控制等功能。該層由多個(gè)服務(wù)器及單元模塊組成，包括流媒體服務(wù)器、存儲(chǔ)管理服務(wù)器、報(bào)警管理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器、云臺(tái)管理服務(wù)器、視頻診斷服務(wù)器、圖像智能分析模塊等。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)單元負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化錄像、存儲(chǔ)、檢索、回放以及管理，圖像智能分析單元負(fù)責(zé)圖像的智能處理及報(bào)警輸出、報(bào)警圖像輸出功能。

2.1.3. 用戶表示層

用戶表示層包括客戶端和 WEB發(fā)布。用戶可通過客戶端、網(wǎng)頁、移動(dòng)手機(jī)三種模式訪問瀏覽井場(chǎng)視頻，支持全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控、回放監(jiān)控、歷史錄像下載。

2.2. 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的不斷進(jìn)步，視頻圖像采用網(wǎng)絡(luò)視頻流的方式傳輸，具有圖像更清晰，操作維護(hù)更簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)。井場(chǎng)安全生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)各架構(gòu)層之間也因地制宜采用不同的網(wǎng)絡(luò)通訊方式。

前端信號(hào)采集層內(nèi)部使用有線和無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的手段。各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)與本地硬盤錄像機(jī)間以有線網(wǎng)絡(luò)通訊為主，在距離較遠(yuǎn)時(shí)使用無線網(wǎng)橋、光纖通信代替。監(jiān)控點(diǎn)攝像頭采用網(wǎng)線POE供電，并在拆卸點(diǎn)使用網(wǎng)線防爆快插對(duì)接，有效減少了線纜數(shù)量，提高了安裝拆卸的效率。前端信號(hào)采集層與媒體處理層：基于石油工程鉆井井場(chǎng)的野外流動(dòng)性，視頻系統(tǒng)圖像傳輸鏈路以移動(dòng)通信網(wǎng)為主，在沙漠等偏遠(yuǎn)無信號(hào)覆蓋地區(qū)使用亞洲衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)。媒體處理層與用戶表示層之間的網(wǎng)絡(luò)通信主要基于有線網(wǎng)絡(luò)。

2.3. 硬件實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)明晰的情況下，根據(jù)井場(chǎng)安全管理需求和施工重點(diǎn)區(qū)域布控位置，擇優(yōu)選取視頻監(jiān)控軟硬件、輔材及固定件，采用符合井場(chǎng)防爆要求的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。采用“一井一定制”策略，靈活實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境下的監(jiān)控部署。由于鉆井現(xiàn)場(chǎng)地理?xiàng)l件復(fù)雜，施工鉆機(jī)型號(hào)多(海上平臺(tái)類型各不相同)，監(jiān)控區(qū)域復(fù)雜(鉆井隊(duì)6個(gè)、側(cè)鉆隊(duì)4個(gè)、海上平臺(tái)9～11個(gè)監(jiān)控區(qū)域)，造成系統(tǒng)搭建方案設(shè)計(jì)多樣，存在設(shè)備選型、現(xiàn)場(chǎng)施工等難點(diǎn)，有必要對(duì)南北疆寬溫問題、非防爆設(shè)備防爆問題、海上平臺(tái)防腐及線纜穿越等問題定制不同的設(shè)計(jì)方案。井場(chǎng)視頻通訊網(wǎng)絡(luò)采用有線和無線相互結(jié)合的方式建設(shè)，符合安裝簡(jiǎn)便、安全的要求。例如在海洋鉆井九號(hào)平臺(tái)、丁頁5HF等井使用的是光纖和網(wǎng)線綜合網(wǎng)絡(luò)，大多數(shù)鉆井井場(chǎng)使用有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)橋相結(jié)合的方式。硬件上保證了視頻監(jiān)控覆蓋井場(chǎng)場(chǎng)地、鉆臺(tái)、封井器等關(guān)鍵施工區(qū)域。

3.技術(shù)和方法設(shè)計(jì)

系統(tǒng)建立所用的技術(shù)、方法需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。調(diào)研目標(biāo)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)分析、行為識(shí)別等視頻智能分析技術(shù)現(xiàn)狀，全面考慮井場(chǎng)安全生產(chǎn)監(jiān)控需求的基礎(chǔ)，分解井場(chǎng)安全生產(chǎn)對(duì)象，不同的違章作業(yè)對(duì)象用相應(yīng)的分析方法，完成相應(yīng)技術(shù)和方法設(shè)計(jì)。

3.1. 技術(shù)及實(shí)現(xiàn)

3.1.1. 智能視頻分析技術(shù)

智能視頻分析技術(shù)，即計(jì)算機(jī)圖像視覺技術(shù)，是綜合利用多學(xué)科研究成果，借助其硬件的強(qiáng)大處理能力，通過分析和預(yù)先設(shè)定各種行為模式編成核心算法，對(duì)前端實(shí)時(shí)采集的視頻流進(jìn)行對(duì)比分析和提取，只要監(jiān)測(cè)到與算法中設(shè)定的規(guī)則相一致的行為或情況發(fā)生時(shí)，自動(dòng)向監(jiān)控系統(tǒng)提示分析結(jié)果，并根據(jù)不同情況采取相應(yīng)處理措施，聯(lián)動(dòng)報(bào)警或人工干預(yù)。目前，計(jì)算機(jī)圖像視覺技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安全防御、交通指揮、森林火險(xiǎn)、公共安全、鐵路運(yùn)輸?shù)仍S多行業(yè)[1][2]。人臉識(shí)別、智能目標(biāo)識(shí)別分析是公安部“十一五”規(guī)劃的重點(diǎn)發(fā)展方向；青藏鐵路1300路視頻通道通過智能分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路全線進(jìn)行入侵保護(hù)；北京地鐵五號(hào)線、北京航空信息中心機(jī)房、北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)場(chǎng)館建設(shè)項(xiàng)目，都采用了該技術(shù)進(jìn)行安全保障。視頻智能分析技術(shù)在石油行業(yè)的應(yīng)用才剛剛起步，主要是在安全生產(chǎn)方面的應(yīng)用。借助視頻分析技術(shù)，有的采油廠礦區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了非法闖入的實(shí)時(shí)報(bào)警監(jiān)控，取代了人工巡井模式，

實(shí)現(xiàn)了井場(chǎng)無人值守[3]。

3.1.2. 智能視頻分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)

智能視頻分析技術(shù)主要有兩種方式：從前端解決(基于硬件)和從后端解決(基于軟件)。

前端解決：前端智能分析設(shè)備用來對(duì)監(jiān)控區(qū)域目標(biāo)進(jìn)行跟蹤、各種違章和異常判斷、觸發(fā)報(bào)警信息，將截圖和信息通過網(wǎng)絡(luò)回傳到后方監(jiān)控中心。優(yōu)點(diǎn)是：在前端進(jìn)行硬件分析，可以有效錄用現(xiàn)場(chǎng)高清碼流，并且節(jié)省視頻回傳占用帶寬。缺點(diǎn)是：目前這種檢測(cè)技術(shù)識(shí)別率不高，且信息延遲；每個(gè)前端監(jiān)控點(diǎn)都要設(shè)備投入，成本高、管理復(fù)雜。

后端解決：前端攝像機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)的視頻信息回傳到監(jiān)控中心信息平臺(tái)，后方的視頻處理服務(wù)器運(yùn)行智能分析軟件，對(duì)視頻平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)視頻流進(jìn)行統(tǒng)一分析處理，并將處理結(jié)果和信息及時(shí)顯示和保存，并能和屏幕聯(lián)動(dòng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)違章并突出或彈窗顯示。優(yōu)點(diǎn)是：無需在多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)配備現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)服務(wù)器，可有效與現(xiàn)有監(jiān)控平臺(tái)融合。缺點(diǎn)是：對(duì)計(jì)算機(jī)性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬要求比較高，只能控制若干關(guān)鍵的監(jiān)控點(diǎn)。

在錄井現(xiàn)場(chǎng)視頻安裝實(shí)踐過程中得出的經(jīng)驗(yàn)是，前端視頻采集設(shè)備安裝在鉆井現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)備長(zhǎng)期暴露在野外，井場(chǎng)經(jīng)常搬遷也容易導(dǎo)致設(shè)備損壞，所以本套系統(tǒng)采用后端智能分析解決方案。系統(tǒng)選型鋼套防爆半球作為前端視頻采集設(shè)備，不但方便安裝拆卸，也有利于延長(zhǎng)使用壽命。將視頻智能分析模塊融入媒體處理層平臺(tái)，成為安全生產(chǎn)“智能”監(jiān)控的系統(tǒng)核心。

3.2. 對(duì)象分析方法

3.2.1. 吸煙行為分析方法

中石化安全生產(chǎn)禁令里規(guī)定：嚴(yán)禁在禁煙區(qū)吸煙。石油鉆井企業(yè)也對(duì)井場(chǎng)吸煙行為采取了嚴(yán)厲的懲罰措施，因此對(duì)于井場(chǎng)吸煙行為的識(shí)別十分重要?？赏ㄟ^對(duì)香煙和著火點(diǎn)的圖像分析，記錄特征信息，并將抽煙常見的動(dòng)作，如打火機(jī)打火、火柴點(diǎn)火、手臂規(guī)律性的接近臉部等等動(dòng)作進(jìn)行特征標(biāo)識(shí)，將以上種種信息結(jié)合進(jìn)行判斷，辨識(shí)度隨著判別條件的增加會(huì)逐步提高，最高辨識(shí)度可達(dá)90%以上[4]。

3.2.2. 非法入侵分析方法

石油工程井場(chǎng)作業(yè)區(qū)域，按照安全等級(jí)不同，劃分了不同的區(qū)域。出于安全管理的要求，部分安全敏感區(qū)域，需要對(duì)區(qū)域進(jìn)行進(jìn)入檢測(cè)(入侵檢測(cè))，當(dāng)發(fā)現(xiàn)未經(jīng)授權(quán)的人、可疑人物或車輛進(jìn)入?yún)^(qū)域，要求能夠自動(dòng)檢測(cè)入侵目標(biāo)，并標(biāo)識(shí)入侵類別，及時(shí)發(fā)出報(bào)警通知管理人員前去處理。入侵檢測(cè)在安防領(lǐng)域應(yīng)用較成熟。一種可行的方法是采用結(jié)合了Kalman濾波的基于顏色分布的Mean Shift跟蹤算法，可對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。這種方法可對(duì)于劃定警戒區(qū)域內(nèi)的越界、闖入等情況識(shí)別率較高。非法進(jìn)入作業(yè)區(qū)域監(jiān)控則需要在入侵檢測(cè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合其他方法來判斷進(jìn)入人員車輛是否經(jīng)過授權(quán)。一種方法采用人臉識(shí)別技術(shù)對(duì)進(jìn)入人員進(jìn)行身份核實(shí)，再在信息系統(tǒng)中對(duì)該人員的授權(quán)進(jìn)行篩查，信息缺失或者權(quán)限不對(duì)立即聯(lián)動(dòng)報(bào)警；另一種方法是識(shí)別如通行證、作業(yè)證等特殊標(biāo)識(shí)物，或配合一些具有無線發(fā)射功能身份識(shí)別定位裝置一起使用。持有該類標(biāo)識(shí)物的為合法作業(yè)人員，未能檢測(cè)到該類標(biāo)識(shí)物的則為非法闖入人員。

3.2.3. 勞動(dòng)保護(hù)分析方法

勞動(dòng)保護(hù)是井場(chǎng)安全生產(chǎn)的重要預(yù)防保護(hù)措施。井場(chǎng)生產(chǎn)危險(xiǎn)點(diǎn)多，危害因素多，如不按規(guī)定穿戴勞動(dòng)保護(hù)用品，很容易受到傷害，如未戴膠皮手套、不按要求穿戴工作服，暴露的皮膚容易受到腐蝕，有毒有害物質(zhì)接觸后也容易透過皮膚吸收引起中毒；不戴護(hù)目鏡，眼被異物傷害或灼傷；不戴安全帽，容易碰傷或被高空墜物砸傷；高處作業(yè)不系安全帶，容易墜落摔傷等等?？刹扇C(jī)器智能學(xué)習(xí)的方法，對(duì)勞保服裝、手套、安全帽、安全鞋、護(hù)目鏡、安全帶等進(jìn)行學(xué)習(xí)建模，若發(fā)現(xiàn)有未穿戴勞保用品的違規(guī)行為，立即進(jìn)行報(bào)警、截圖及信息傳遞。各種勞保用品的檢測(cè)識(shí)別方法相似。以是否佩戴安全帽為例，對(duì)安全帽的不同角度的大致形狀特征及顏色特征來對(duì)安全帽進(jìn)行定位；然后根據(jù)安全帽和人體在一定空間中的關(guān)系來判斷作業(yè)人員是否佩戴了安全帽。

3.2.4. 高處作業(yè)分析方法

按照國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，凡在距墜落地面高度2 m以上的作業(yè)，都屬于高處作業(yè)。石油鉆井井場(chǎng)井架高大，設(shè)備多，管架遍布，在高于2 m的地方進(jìn)行維護(hù)、修理作業(yè)頻次高，危險(xiǎn)性大。在登高作業(yè)時(shí)，為了保障高處作業(yè)人員的安全，要系好安全帶，戴好安全帽，并設(shè)專人監(jiān)督保護(hù)。開展高處作業(yè)分析法，即先對(duì)人體目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，在此基礎(chǔ)上，再判定人員距相對(duì)地面的距離是否在2 m以上，若該高度大于 2 m，則自動(dòng)進(jìn)行抓拍，直至作業(yè)結(jié)束，保留信息以便自查及抽查。再根據(jù)作業(yè)時(shí)間、地點(diǎn)、作業(yè)人員等信息，去查詢高空作業(yè)證件的辦理情況。還可以在此基礎(chǔ)上，檢測(cè)其是否佩戴安全帽、安全帶等保護(hù)設(shè)施。還可根據(jù)高處作業(yè)人員的運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤，監(jiān)測(cè)高處墜物、人員墜落等情況，及時(shí)報(bào)警進(jìn)行處置。

3.2.5. 動(dòng)火作業(yè)分析方法

由于井場(chǎng)安裝過程需要大量的焊接工作，動(dòng)火作業(yè)成為井場(chǎng)作業(yè)重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)施工作業(yè)項(xiàng)目之一。為此行業(yè)和國(guó)家制定了嚴(yán)格的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和配套的管理程序，并作為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求施工單位執(zhí)行。井場(chǎng)動(dòng)火作業(yè)主要靠對(duì)電氣焊施工產(chǎn)生的火焰進(jìn)行識(shí)別，這種火焰有獨(dú)特的光譜和大小特征，通過分析焊光火焰可有效識(shí)別動(dòng)火作業(yè)，當(dāng)檢測(cè)到動(dòng)火行為時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行抓拍并識(shí)別，將動(dòng)火作業(yè)時(shí)間信息進(jìn)行記錄并實(shí)時(shí)上傳，可由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督人員及時(shí)查看，也可保存?zhèn)洳椤Ｔ俑鶕?jù)動(dòng)火作業(yè)的時(shí)間、地點(diǎn)、人員等信息，去核實(shí)動(dòng)火作業(yè)證開具的情況。對(duì)動(dòng)火作業(yè)的防護(hù)措施也可以進(jìn)行，比如是否有防護(hù)板、滅火器及安全監(jiān)督人員等；火點(diǎn)濺落到周邊物體上時(shí)，若該物體出現(xiàn)碳化現(xiàn)象、冒煙現(xiàn)象(燃燒的前兆)，則及時(shí)報(bào)警，預(yù)防火災(zāi)發(fā)生。

4.應(yīng)用設(shè)計(jì)

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)三層架構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用視頻智能分析技術(shù)和分析方法，建立智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主要包括實(shí)時(shí)監(jiān)控、錄像存儲(chǔ)、系統(tǒng)管理、流媒體服務(wù)及視頻診斷等應(yīng)用。

4.1. 實(shí)時(shí)監(jiān)控

通過實(shí)時(shí)傳輸獲取清晰監(jiān)控圖像，24 h不間斷監(jiān)控，也可將重要事件、重要地點(diǎn)的視頻圖像投放至監(jiān)控中心大屏。利用分析結(jié)果對(duì)疑似違章或者隱患行為進(jìn)行自動(dòng)聲光報(bào)警和拍攝，有效彌補(bǔ)人工值守的缺漏。

4.2. 錄像存儲(chǔ)

鉆井、錄井現(xiàn)場(chǎng)通過全天候錄像將前端音視頻信號(hào)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和回放。限于硬盤容量，可回放30天內(nèi)任意時(shí)間點(diǎn)高清錄像，分辨率為HD720P (1280 × 720)，便于調(diào)查取證。

4.3. 系統(tǒng)管理

提供中心管理、認(rèn)證授權(quán)、日志管理、流媒體服務(wù)、云臺(tái)管理、存儲(chǔ)管理、報(bào)警管理等系統(tǒng)服務(wù)。

4.4. 流媒體服務(wù)

由于鉆井、錄井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的流動(dòng)性，現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控傳輸主要使用移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸，帶寬有限且成本較高。在多個(gè)用戶同時(shí)訪問同一節(jié)點(diǎn)視頻時(shí)，容易造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，也造成了流量的浪費(fèi)。流媒體服務(wù)將所有現(xiàn)場(chǎng)的視頻圖像通過平臺(tái)集中后，再通過視頻流分散給各個(gè)瀏覽用戶，大大提高了帶寬的使用效率。

4.5. 綜合發(fā)布

結(jié)合鉆井現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)的實(shí)際情況，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心、錄井信息傳輸?shù)扔布Y源，以數(shù)據(jù)資源集中配置、統(tǒng)一管理、集成服務(wù)、遠(yuǎn)程共享的思路，對(duì)現(xiàn)有“井場(chǎng)安全智能監(jiān)控系統(tǒng)”和“錄井資料遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸”進(jìn)行整合，利用流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)和 WEB發(fā)布系統(tǒng)集成建立的鉆井井場(chǎng)綜合信息遠(yuǎn)程發(fā)布系統(tǒng)，具備了現(xiàn)場(chǎng)綜合數(shù)據(jù)管理、顯示、圖像顯示功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類鉆井現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)圖像的可視化。

4.6. 視頻質(zhì)量診斷

生產(chǎn)視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)階段擁有一百多路攝像頭，隨著監(jiān)控范圍的不斷擴(kuò)大，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)仍在不斷擴(kuò)充。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中常常會(huì)由于各種因素造成視頻異常，僅靠人工檢測(cè)工作量繁重，而且在出現(xiàn)問題時(shí)往往不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)維護(hù)。通過系統(tǒng)自檢對(duì)前端接入層設(shè)備傳回的碼流進(jìn)行解碼，繼而對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻圖像中的質(zhì)量問題的智能分析、判斷和報(bào)警，目前成為智能化視頻故障分析與預(yù)警的主要手段。視頻質(zhì)量診斷時(shí)，設(shè)備采用輪巡的方式，在短時(shí)間內(nèi)可對(duì)大量的前端設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)；檢測(cè)內(nèi)容包括信號(hào)丟失、圖像模糊、對(duì)比度、圖像過亮、圖像過暗、圖像偏色、噪聲干擾、條紋干擾、黑白圖像、畫面凍結(jié)、視頻劇變、視頻抖動(dòng)、場(chǎng)景變更、視頻遮擋、云臺(tái)失控、登錄失敗、取流異常共17種常見攝像機(jī)故障圖像智能分析。

5.結(jié)論與建議

“井場(chǎng)安全生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)”充分利用視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫等現(xiàn)有資源，結(jié)合計(jì)算機(jī)圖像視覺技術(shù)，對(duì)井場(chǎng)安全生產(chǎn)對(duì)象進(jìn)行分析識(shí)別，應(yīng)用于井場(chǎng)安全生產(chǎn)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)施工作業(yè)的智能化安全監(jiān)督。該系統(tǒng)將視頻圖像智能分析等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于石油工程領(lǐng)域，不但能夠?qū)崟r(shí)采集、存儲(chǔ)前端監(jiān)控對(duì)象的視頻信息，也有助于第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安全隱患，為石油工程行業(yè)的安全生產(chǎn)監(jiān)督工作提供更加高效的服務(wù)，有望改變傳統(tǒng)的安全監(jiān)管模式。建議對(duì)智能監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行持續(xù)的應(yīng)用與研究，不斷完善分析方法，提高井場(chǎng)安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的利用率，有效提升現(xiàn)場(chǎng)安全管理監(jiān)督工作水平。

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[編輯]帥群

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The Design of Intelligent Monitoring System for Safe Production on Wellsite

Xinghua Ci1, Jian Feng1, Juan Zhang1, Wenzhi Zhou2, Yanhui Ye11Geological Logging Company of Shengli Petroleum Engineering Co., Ltd., SINOPEC, Dongying Shandong2School of Petroleum Engineering, Yangtze University, Wuhan Hubei

2017年5月30日；錄用日期：2017年6月7日；發(fā)布日期：2017年10月15日

慈興華(1969-)，男，博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事地質(zhì)錄井研究與管理工作。

文章引用: 慈興華, 馮鍵, 張娟, 周文治, 葉艷輝.井場(chǎng)安全生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].石油天然氣學(xué)報(bào), 2017, 39(5):25-31.

10.12677/jogt.2017.395063