勝利油田視頻集成應(yīng)用平臺構(gòu)建與實(shí)施

計洪圖

摘 要：為全面掌握企業(yè)關(guān)鍵裝置、重點(diǎn)生產(chǎn)區(qū)域和要害部位視頻監(jiān)控，勝利油田按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠、資源共享、信息安全”的原則，搭建視頻集成應(yīng)用平臺，開展視頻集成整合、區(qū)域化部署實(shí)施以及視頻數(shù)據(jù)智能分析模型研究等工作，為油田轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、提升發(fā)展質(zhì)量和效益提供了有力支撐。

關(guān)鍵詞：平臺建設(shè) 集成應(yīng)用 指揮聯(lián)動 區(qū)域化部署 智能分析

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（c）-0001-07

油田在國家經(jīng)濟(jì)和其所在的地方經(jīng)濟(jì)中承擔(dān)著重要角色，保障石油開采、油氣運(yùn)輸、綜合治理、安全生產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)成為石油企業(yè)的重要工作之一?！笆濉币詠恚吞镄畔⒒ㄔO(shè)按照“十三五”規(guī)劃部署，緊密圍繞增儲上產(chǎn)、安全環(huán)保、節(jié)能降耗等中心工作，強(qiáng)化頂層設(shè)計，深化信息化與勘探開發(fā)的深度融合，持續(xù)推進(jìn)視頻集成整合，視頻集成應(yīng)用在生產(chǎn)經(jīng)營管理中發(fā)揮了重要作用。

1 實(shí)施背景

隨著油田視頻監(jiān)控建設(shè)應(yīng)用不斷深入，統(tǒng)籌規(guī)劃不到位、聯(lián)網(wǎng)共享不規(guī)范、管理機(jī)制不健全等問題日益突出，嚴(yán)重制約了視頻建設(shè)和資源的有效利用。

綜合考慮生產(chǎn)、安全、綜治等視頻應(yīng)用需要，為規(guī)范視頻建設(shè)、加強(qiáng)資源整合、保障共享共用，油田開展了視頻集成應(yīng)用平臺的構(gòu)建與實(shí)施相關(guān)工作，以實(shí)現(xiàn)全局視頻監(jiān)控資源的統(tǒng)一管理、資源分配和服務(wù)發(fā)布，確保各業(yè)務(wù)部門可以按需授權(quán)使用視頻監(jiān)控資源。

1.1 視頻集成應(yīng)用與業(yè)務(wù)系統(tǒng)相融合

視頻系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢之一是更多地與業(yè)務(wù)相融合，視頻系統(tǒng)進(jìn)一步把作業(yè)監(jiān)督、生產(chǎn)管理等業(yè)務(wù)功能融合到現(xiàn)有的系統(tǒng)中來，提高了油田單位信息化管理水平和運(yùn)行效率，同時降低了經(jīng)濟(jì)成本。

通過油田級視頻聯(lián)網(wǎng)，視頻平臺通過大量的視頻前端設(shè)備收集了視頻信號和其他數(shù)據(jù)。通過進(jìn)一步數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析技術(shù)，能夠發(fā)現(xiàn)視頻系統(tǒng)中規(guī)律性的信息，找到監(jiān)控重點(diǎn)，有效提高生產(chǎn)效率和安全防范水平。

1.2 視頻監(jiān)控規(guī)模的不斷擴(kuò)大，帶來的視頻大數(shù)據(jù)時代

大數(shù)據(jù)時代的視頻監(jiān)控在油田生產(chǎn)監(jiān)督中無處不在。它的應(yīng)用靈活機(jī)動，管理人員可以隨時根據(jù)現(xiàn)場發(fā)生的狀況，結(jié)合通信系統(tǒng)，做出快速準(zhǔn)確的指揮。

視頻集成應(yīng)用是視頻監(jiān)控領(lǐng)域發(fā)展的高階，涉及到信息技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。油田生產(chǎn)中的監(jiān)控系統(tǒng)可視化管理在多個業(yè)務(wù)領(lǐng)域得到應(yīng)用，讓管理人員及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場情況，提供準(zhǔn)確的現(xiàn)場信息，有助于管理指揮人員及時了解現(xiàn)場真實(shí)情況，做出精準(zhǔn)的決策。

1.3 視頻智能分析技術(shù)的深化應(yīng)用

在大數(shù)據(jù)時代，智能視頻分析技術(shù)越來越重要。智能視頻分析依賴于視頻算法對視頻內(nèi)容進(jìn)行分析，通過提取視頻中關(guān)鍵信息，進(jìn)行標(biāo)記或者相關(guān)處理，并形成相應(yīng)事件和告警的視頻監(jiān)控方式，生產(chǎn)管理人員通過各種屬性描述進(jìn)行快速檢索。視頻監(jiān)控技術(shù)借助處理器的強(qiáng)大計算功能，對視頻畫面中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，獲取人們需要的信息。

傳統(tǒng)方法需要把視頻從頭到尾順序播放，生產(chǎn)管理人員需要數(shù)倍于原始視頻的時間才能審看完成，因此需要連續(xù)加班進(jìn)行視頻的審看，無法解決信息分析的問題。智能視頻分析技術(shù)對視頻中運(yùn)動的物體等進(jìn)行檢索和排除，可以從海量信息中迅速搜索到需要的信息，較大地提高了工作效率。如人臉識別比對系統(tǒng)，信息管理部門通過搭建人臉識別比對系統(tǒng)，建立人臉捕捉數(shù)據(jù)庫，將人臉信息歸檔，并與個人身份建立關(guān)系，在實(shí)際運(yùn)用過程中采用人臉?biāo)阉?、黑名單布防、陌生人識別等多項(xiàng)智能分析技術(shù)，提高視頻監(jiān)控的防范功效，讓可疑分子無可遁形。

2 內(nèi)涵及創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 主要內(nèi)涵

建設(shè)油田集中統(tǒng)一的視頻集成應(yīng)用平臺，為油田生產(chǎn)運(yùn)行、安全環(huán)保、綜治維穩(wěn)、反恐防范、應(yīng)急指揮等視頻應(yīng)用提供技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)油田與二級單位之間視頻監(jiān)控的集成共享，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的視頻服務(wù)，為未來勝利油田視頻云建設(shè)打下堅實(shí)基礎(chǔ)。其內(nèi)涵主要包括以下幾個方面。

（1）健全視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)體系。

加強(qiáng)頂層設(shè)計，編制《視頻監(jiān)控設(shè)備ID編碼標(biāo)準(zhǔn)》、《視頻信息聯(lián)網(wǎng)傳輸、交換、控制標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，統(tǒng)一設(shè)備編碼和命名規(guī)則、統(tǒng)一視頻信息流傳輸交換標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一分配IP地址。

（2）完善視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用體系。

建設(shè)油田視頻集成應(yīng)用平臺，進(jìn)行油田視頻監(jiān)控集成整合，構(gòu)建油田統(tǒng)一的視頻管理、服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)全局視頻監(jiān)控資源的統(tǒng)一管理、集中控制、資源分配、智能調(diào)度，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控與應(yīng)急指揮的集成聯(lián)動。

（3）加強(qiáng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)管理考核。

對視頻監(jiān)控的在線率和計劃外中斷時間進(jìn)行考核，上升到事故管理層面，并形成視頻信息流事故（件）中斷報告，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)地址、賬號、密碼變更管理。

（4）建立油田特色的智能分析模型。

建立一套符合油田特定場景和動作特征的油田視頻大數(shù)據(jù)庫和分析模型，利用計算機(jī)視覺和視頻分析技術(shù)對視頻場景進(jìn)行智能分析，增強(qiáng)對異常情況的快速反應(yīng)能力，保障安全生產(chǎn)。

2.2 創(chuàng)新成果

主要創(chuàng)新點(diǎn)：以“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、自主可控”為原則，研發(fā)了一套視頻集成應(yīng)用平臺，實(shí)現(xiàn)用戶管理、監(jiān)控管理、流媒體管理、存儲管理等功能，實(shí)現(xiàn)各類不同來源、不同格式圖像資源的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化集成接入，平臺接入的視頻監(jiān)控信息統(tǒng)一授權(quán)控制，實(shí)現(xiàn)視頻資源的可控授權(quán)共享，滿足油田生產(chǎn)、安全、綜治等各類業(yè)務(wù)的全局視頻共享需求。

3 主要做法

為全面掌握企業(yè)關(guān)鍵裝置、重點(diǎn)生產(chǎn)區(qū)域和要害部位視頻監(jiān)控，主要做法如下。

3.1 建設(shè)油田視頻集成應(yīng)用平臺，提高油田視頻整合的效率

基于Web實(shí)現(xiàn)對該軟件的遠(yuǎn)程訪問管理，負(fù)責(zé)整個監(jiān)控系統(tǒng)的集中權(quán)限管理，提供對前端設(shè)備的巡檢功能，提供對前端設(shè)備及存儲服務(wù)器的定時校時功能。

（1）集成應(yīng)用平臺服務(wù)端、客戶端模塊開發(fā)。

基于標(biāo)準(zhǔn)SIP、RTCP、TCP、FTP協(xié)議和私有協(xié)議，實(shí)現(xiàn)各類視頻資源統(tǒng)一綜合管理、分級調(diào)度、數(shù)據(jù)信息集中顯示等。

（2）視頻服務(wù)模塊開發(fā)。

由視頻接入模塊、視頻管理模塊和視頻輸出模塊組成，實(shí)現(xiàn)輸出視頻源、視頻轉(zhuǎn)發(fā)/分發(fā)、視頻接入和視頻管理等功能。

（3）視頻處理模塊開發(fā)。

由視頻中轉(zhuǎn)模塊、視頻轉(zhuǎn)碼模塊、視頻處理模塊組成，實(shí)現(xiàn)視頻中轉(zhuǎn)、視頻轉(zhuǎn)碼、視頻處理等功能。

（4）視頻應(yīng)用模塊開發(fā)。

由視頻混碼、視頻轉(zhuǎn)發(fā)、視頻處理模塊組成，實(shí)現(xiàn)視頻混碼、視頻轉(zhuǎn)發(fā)、視頻流呈現(xiàn)等功能。

（5）軟交換模塊開發(fā)。

基于標(biāo)準(zhǔn)SIP協(xié)議，使用C、python和java語言開發(fā)，實(shí)現(xiàn)音視頻一鍵聯(lián)動、統(tǒng)一管理。

3.2 進(jìn)行油田視頻整合，實(shí)現(xiàn)油田各類視頻資源全接入

在油田視頻集成應(yīng)用平臺的基礎(chǔ)上，進(jìn)行油田視頻監(jiān)控集成整合，構(gòu)建油田統(tǒng)一的視頻管理、服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)全局視頻監(jiān)控資源的統(tǒng)一管理、集中控制、資源分配、智能調(diào)度（見圖1）。

（1）功能模塊開發(fā)。

開發(fā)生產(chǎn)監(jiān)控、綜治維穩(wěn)、安全環(huán)保、反恐防范、視頻會議、應(yīng)急指揮等業(yè)務(wù)菜單6項(xiàng)，開發(fā)視頻管理、權(quán)限管理、錄像管理、資源管理等公用功能18項(xiàng)。

（2）視頻對接接口開發(fā)。

完成視頻集成對接接口開發(fā)，獲取各廠家視頻調(diào)用接口API，實(shí)現(xiàn)調(diào)用接口API預(yù)覽視頻功能。

（3）第三方應(yīng)用對接接口開發(fā)。

完成接口對接及開發(fā)，實(shí)現(xiàn)第三方應(yīng)用與視頻集成應(yīng)用平臺協(xié)議對接，并向第三方應(yīng)用提供視頻預(yù)覽功能。

（4）視頻集成接入。

采集二級單位視頻數(shù)據(jù)資源，完成生產(chǎn)監(jiān)控、安全環(huán)保、綜治維穩(wěn)、反恐防范視頻信息接入1.4萬余路。

（5）實(shí)際應(yīng)用部署。

在油田生產(chǎn)指揮中心、安全督查中心、綜治防恐應(yīng)急指揮中心、濱海局110指揮中心實(shí)際應(yīng)用部署，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)部門對油田各類視頻數(shù)據(jù)的資源共享、分級授權(quán)、集中管控。

3.3 視頻監(jiān)控與視頻會議集成，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮聯(lián)動

集成基于網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與集采網(wǎng)絡(luò)視頻會議設(shè)備對接（見圖2）。

3.4 視頻集成應(yīng)用平臺區(qū)域化部署，提升平臺服務(wù)能力

為提升區(qū)域化、系統(tǒng)化、體系化服務(wù)能力，在9處油田網(wǎng)絡(luò)區(qū)域匯聚中心設(shè)立區(qū)域視頻資源中心，部署視頻服務(wù)器、存儲，用于各區(qū)域視頻集成應(yīng)用平臺部署和視頻資源的接入、轉(zhuǎn)發(fā)、分發(fā)、點(diǎn)播、存儲。

視頻集成應(yīng)用平臺區(qū)域部署完成后，形成“局級—區(qū)域—三級單位”三級平臺級聯(lián)架構(gòu)，視頻集成應(yīng)用平臺采取“區(qū)域分流”“不調(diào)用、不取流”的方式，并采用視頻緩存、流媒體分發(fā)等技術(shù)，以減小視頻應(yīng)用對油田網(wǎng)帶寬壓力（見圖3）。

3.5 建立油田視頻數(shù)據(jù)分析模型，增強(qiáng)應(yīng)急快速反應(yīng)能力

建立一套符合油田特定場景和動作特征的數(shù)據(jù)分析預(yù)警報警模型，對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和跟蹤識別，及時發(fā)現(xiàn)潛在危險、事故及違章違法行為，增強(qiáng)對異常情況的快速反應(yīng)能力，保障安全生產(chǎn)（見圖4）。

開展以下3個方面的研究內(nèi)容.

（1）基于運(yùn)動目標(biāo)檢測與識別的綜治防恐智能預(yù)警模型研究.

根據(jù)油田綜治防恐具體業(yè)務(wù)特征，確定視頻智能分析應(yīng)用的具體業(yè)務(wù)場景，確定每種場景下的分析目標(biāo)的結(jié)構(gòu)化特征（見圖5）。

通過人工智能和深度學(xué)習(xí)算法，優(yōu)化基于混合高斯模型的背景建模方法，提高背景建模算法的速度和準(zhǔn)確性，提升運(yùn)動目標(biāo)的檢測效率（見圖6）。

采用深度學(xué)習(xí)的智能分析算法，對場景中的運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行深層次的特征提取和交叉比對，并通過多次迭代提高特征值的準(zhǔn)確性（見圖7）。

（2）基于直接作業(yè)環(huán)節(jié)規(guī)范檢測的安全事件預(yù)警模型研究。

根據(jù)中石化對7種直接作業(yè)環(huán)節(jié)安全規(guī)范的具體要求，分別建立作業(yè)場景中的結(jié)構(gòu)化數(shù)學(xué)模型，作為視頻智能分析比對的標(biāo)準(zhǔn)模板（見圖8）。

通過深度學(xué)習(xí)算法，對直接作業(yè)現(xiàn)場視頻進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，提取場景中的各種關(guān)鍵屬性，并與7類標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)化模型比對分析（見圖9）。

（3）基于深度學(xué)習(xí)及機(jī)器訓(xùn)練的生產(chǎn)運(yùn)行預(yù)警模型研究。

通過機(jī)器訓(xùn)練及特征自動學(xué)習(xí)等深度學(xué)習(xí)算法，對抽油機(jī)、泵、電機(jī)等設(shè)備的運(yùn)動部件進(jìn)行過濾，避免由此引發(fā)的誤報警（見圖10）。

通過深度學(xué)習(xí)算法，建立起輸油、注水管線、閥組、泵體等部位出現(xiàn)濺射性泄漏情況下的結(jié)構(gòu)化數(shù)學(xué)模型，從而及時發(fā)現(xiàn)問題，快速處置（見圖11）。

通過機(jī)器訓(xùn)練和特征自動學(xué)習(xí)算法，對重要機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行檢測，如有非常規(guī)的停機(jī)、停轉(zhuǎn)、斷裂、損壞等情況，能夠及時發(fā)現(xiàn)并報警（見圖12）。

4 實(shí)施效果

4.1 為油田的生產(chǎn)、安全、綜治及應(yīng)付突發(fā)事件提供服務(wù)平臺

通過油田視頻集成應(yīng)用平臺建設(shè)，為油田大規(guī)模視頻整合打下了堅實(shí)基礎(chǔ)，大大提高了油田視頻整合的效率，實(shí)現(xiàn)了油田級跨專業(yè)部門視頻信息聯(lián)網(wǎng)共享應(yīng)用，提高了視頻系統(tǒng)對外服務(wù)能力并有效降低運(yùn)營成本，為油田視頻大數(shù)據(jù)智能應(yīng)用提供了基礎(chǔ)保障，通過視頻監(jiān)控平臺的自主可控實(shí)現(xiàn)了油田視頻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)核的本質(zhì)安全，為油田的生產(chǎn)、安全、綜治及應(yīng)付突發(fā)事件提供一個很好的服務(wù)平臺，有力支撐勝利油田勘探開發(fā)業(yè)務(wù)發(fā)展。

4.2 提高油氣生產(chǎn)效率和處置突發(fā)事件的效率

通過勝利油田視頻整合，在油田視頻集成應(yīng)用平臺的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了視頻資源全局授權(quán)共享和海量視頻數(shù)據(jù)集成整合，通過視頻監(jiān)控共享應(yīng)用提升了油田生產(chǎn)、安全、綜治等工作精細(xì)掌握動態(tài)、精準(zhǔn)調(diào)控措施、精確預(yù)警防控的能力，為切實(shí)提高油氣生產(chǎn)效率和高效處置突發(fā)事件提供了可靠的視頻資源基礎(chǔ)保障。2017年通過視頻共督查現(xiàn)場3000余個，發(fā)現(xiàn)問題856個，篩查出嫌疑人員21名，協(xié)助破獲涉毒案件3起。

4.3 實(shí)現(xiàn)油田特色的視頻數(shù)據(jù)智能分析

應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計算等手段，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵場所和要害部位周界入侵、徘徊檢測、物品遺留檢測、物品移動檢測、方向檢測、行為分析、人頭計數(shù)、人群密度檢測、生產(chǎn)安全操作合規(guī)性檢查，實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)指揮、安全環(huán)保、綜治防恐等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的深度融合，做到智能研判、快速研判和跟蹤分析。

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