天然氣井站生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障處理方法研究

丁昕煒

（中國(guó)石油西南油氣田公司通信與信息技術(shù)中心，四川成都610051）

隨著數(shù)字化油氣田的建設(shè)，天然氣井站正朝著無(wú)人值守的方向發(fā)展，其中生產(chǎn)視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)扮演著十分重要的作用，值班人員在值班室即可遠(yuǎn)程監(jiān)控多口天然氣井站的生產(chǎn)及安全狀況，降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

生產(chǎn)視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)視頻設(shè)備故障處理效率的要求大幅增加，一旦無(wú)人值守井站的生產(chǎn)視頻無(wú)法使用，井站的生產(chǎn)將無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)控，安全將無(wú)法保證，因而研究天然氣井站生產(chǎn)視頻系統(tǒng)故障處理方法十分必要。本文將基于該背景，借鑒國(guó)家電網(wǎng)、鐵路、公安現(xiàn)有的生產(chǎn)視頻檢測(cè)系統(tǒng)[13]，同時(shí)結(jié)合油氣田日常故障處理經(jīng)驗(yàn)，探討油氣田公司天然氣井站生產(chǎn)視頻系統(tǒng)故障處理方法。

1 油氣田生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)常見故障類型及原因

油氣田生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)由單井站生產(chǎn)視頻監(jiān)控設(shè)備、氣礦作業(yè)區(qū)生產(chǎn)視頻調(diào)度系統(tǒng)組成，該監(jiān)控系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 油氣田生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)原理示意

油氣田生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障的主要表現(xiàn)形式為中心控制室、作業(yè)區(qū)無(wú)法遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控單井站視頻圖像，油氣田生產(chǎn)視頻故障原因主要有以下幾種[4]：井站生產(chǎn)視頻設(shè)備供電異常；井站硬盤錄像機(jī)、視頻服務(wù)器、攝像頭等硬件設(shè)備損壞；視頻設(shè)備線路及線路接頭損壞；井站生產(chǎn)視頻設(shè)備通信異常；視頻監(jiān)控軟件異常。分析油氣田生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)常見故障類型及原因，有助于判斷其故障位置（點(diǎn)），快速處理故障。某氣礦2017年上半年井站生產(chǎn)視頻中斷故障統(tǒng)計(jì)如圖2所示。

圖2 某氣礦2017年上半年井站生產(chǎn)視頻中斷故障統(tǒng)計(jì)

2 生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障處理步驟及方法

目前一線運(yùn)維人員通常采用三步法來(lái)檢查及處理單井站生產(chǎn)視頻故障。第一步：井站生產(chǎn)視頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢查；第二步：硬件設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及設(shè)備線路檢查；第三步：遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控軟件平臺(tái)參數(shù)設(shè)置檢查。

2.1 生產(chǎn)視頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢查

單井站視頻網(wǎng)絡(luò)的通斷，決定了單井站生產(chǎn)視頻是否能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。一旦單井站出現(xiàn)生產(chǎn)視頻故障，首先應(yīng)檢查視頻網(wǎng)絡(luò)是否中斷，在作業(yè)區(qū)調(diào)度室或其他井站視頻監(jiān)控主機(jī)，利用Ping命令測(cè)試故障井站攝像頭、硬盤錄像機(jī)（DVR）或視頻服務(wù)器（DVS）IP地址，或在單井站用手提電腦連接生產(chǎn)視頻網(wǎng)絡(luò)，Ping生產(chǎn)網(wǎng)IP地址，能Ping通，可以判斷視頻網(wǎng)絡(luò)正常，排除視頻網(wǎng)絡(luò)故障；Ping不通，應(yīng)先檢查視頻網(wǎng)絡(luò)通斷，檢查井站的通信是否正常，再檢查視頻硬件設(shè)備，逐步縮小故障范圍。

2.2 硬件設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及設(shè)備線路檢查

在排除生產(chǎn)視頻網(wǎng)絡(luò)通信故障的前提下，若仍無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)控單井站生產(chǎn)視頻，就必須對(duì)井站的生產(chǎn)視頻硬件設(shè)備DVR或DVS及攝像頭的運(yùn)行狀態(tài)及設(shè)備連接線路進(jìn)行檢查。

1)檢查DVS或DVR及攝像頭的供電情況，在確保供電正常的情況下檢查DVS或DVR的工作狀態(tài)，觀察DVS或DVR設(shè)備的指示燈，指示燈含義見表1，表2所列，若各項(xiàng)指示燈都正常閃爍，且手提電腦能遠(yuǎn)程登錄訪問(wèn)DVS或DVR的IP，即可排除DVR和DVS硬件及軟件故障。

表1 DVS指示燈含義

表2 DVR指示燈含義

2)在DVR或DVS無(wú)故障的情況下，需檢查攝像頭硬件設(shè)備，目前天然氣井站使用的攝像頭主要為模擬攝像頭和數(shù)字?jǐn)z像頭。檢測(cè)攝像頭好壞，需要打開攝像頭后蓋檢測(cè)，首先檢查攝像頭內(nèi)部供電模塊是否正常，再檢測(cè)攝像頭視頻信號(hào)輸出端子，有無(wú)視頻信號(hào)輸出。

現(xiàn)行檢測(cè)方式為利用電壓表檢測(cè)攝像頭內(nèi)部供電情況，利用數(shù)字視頻監(jiān)控綜合測(cè)試儀檢測(cè)視頻信號(hào)輸出情況，攝像頭故障檢測(cè)方法如下：

a)用萬(wàn)用表檢測(cè)故障攝像頭的紅綠電源線，檢查是否供電正常，若無(wú)電壓，則可判定供電故障導(dǎo)致攝像頭故障。

b)若供電正常，通過(guò)BNC視頻線一端連接攝像頭視頻輸出口，一端連接數(shù)字視頻監(jiān)控綜合測(cè)試儀視頻輸入口，觀察該測(cè)試儀顯示屏是否有視頻圖像輸出，若無(wú)圖像輸出，判定攝像頭損壞，更換新攝像頭，若有圖像輸出，排除攝像頭硬件故障。

3)在排除攝像頭故障的情況下，仍無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)控單井站生產(chǎn)視頻，則需檢查攝像頭設(shè)備到DVR之間的連接線路，網(wǎng)絡(luò)攝像頭常用網(wǎng)線進(jìn)行連接，模擬攝像機(jī)常用同軸電纜線進(jìn)行連接，其連接線路如圖3所示。攝像頭到DVS或DVR之間需經(jīng)過(guò)三段同軸電纜線/網(wǎng)線和室外防雷器及機(jī)柜內(nèi)防雷器。檢查線路時(shí)，應(yīng)逐段用1對(duì)數(shù)字視頻監(jiān)控綜合測(cè)試儀進(jìn)行收發(fā)圖像測(cè)試從而檢查線路和防雷器好壞，排除每一段存在的線路故障或防雷器故障。應(yīng)重點(diǎn)檢查線路與防雷器結(jié)合處的BNC接頭（同軸電纜連接器），線路的老舊損壞多與BNC接頭老化有關(guān)。BNC接頭有免焊式和焊接式兩種接頭方式。免焊式BNC接頭隨時(shí)間老化以及人為接觸線纜松動(dòng)的概率較大，經(jīng)常容易接觸不良，導(dǎo)致視頻信號(hào)無(wú)法遠(yuǎn)傳。

圖3 攝像頭至DVR/DVS線路連接示意

2.3 視頻監(jiān)控軟件平臺(tái)參數(shù)設(shè)置及檢查

在單井站網(wǎng)絡(luò)通信、生產(chǎn)視頻硬件設(shè)備及設(shè)備線路都無(wú)故障的情況下，若中心控制室仍無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)控單井站生產(chǎn)視頻，就必須檢查作業(yè)區(qū)或中心控制室視頻監(jiān)控軟件平臺(tái)運(yùn)行情況。目前油氣田作業(yè)區(qū)、中心控制室分別采用一級(jí)視頻監(jiān)控平臺(tái)和二級(jí)視頻監(jiān)控平臺(tái)軟件來(lái)監(jiān)控各單井站的生產(chǎn)視頻，若視頻監(jiān)控平臺(tái)某單井站的視頻監(jiān)控參數(shù)未設(shè)置或者未設(shè)置正確，就會(huì)導(dǎo)致該單井站無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)控。軟件參數(shù)檢查，主要檢查單井站IP參數(shù)、帳號(hào)、登錄密碼等參數(shù)設(shè)置是否正確，若設(shè)置不正確，可以修改相關(guān)參數(shù)，或者刪除后重新添加該井站視頻參數(shù)。

以二級(jí)視頻監(jiān)控平臺(tái)為例，分析某作業(yè)區(qū)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控軟件平臺(tái)添加甲增壓站單井站生產(chǎn)視頻參數(shù)設(shè)置方法。在平臺(tái)管理軟件里找到添加分組，添加需要新增井站的名字即甲增壓站。在添加完分組之后，選中甲增壓站分組，再點(diǎn)擊添加設(shè)備，添加甲增壓站DVR設(shè)備。添加設(shè)備時(shí)必須輸入設(shè)備別名，方便設(shè)備檢查；添加IP地址時(shí)，IP地址、密碼必須輸入正確，否則甲增壓站的DVR將無(wú)法添加。添加完設(shè)備之后，再點(diǎn)擊導(dǎo)入監(jiān)控點(diǎn)，選擇甲增壓站設(shè)備，將監(jiān)控資源點(diǎn)導(dǎo)入至分組，在主界面控制面板雙擊甲增壓站分組名下的監(jiān)控點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)甲增壓站的生產(chǎn)視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控。

通過(guò)生產(chǎn)視頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢查、單井站生產(chǎn)硬件設(shè)備及設(shè)備線路檢查、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控軟件平臺(tái)參數(shù)設(shè)置及檢查這三步即可解決單井站生產(chǎn)視頻無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)控的故障。

3 油氣田生產(chǎn)視頻智能檢測(cè)系統(tǒng)研究

隨著生產(chǎn)視頻運(yùn)維工作量的不斷增加，依靠人工式巡檢每口井的方式將變得困難，研究一套適用于油氣田的生產(chǎn)視頻故障智能檢測(cè)系統(tǒng)十分必要，智能檢測(cè)系統(tǒng)可以與人工檢測(cè)方法相互結(jié)合，提升運(yùn)維效率。

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)油氣田生產(chǎn)視頻系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)維工作中的需求，油氣田生產(chǎn)視頻智能檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)架如圖4所示，油氣田生產(chǎn)視頻智能檢測(cè)系統(tǒng)采用分層次、模塊化的軟件架構(gòu)，共分為四個(gè)層次：

1)用戶層。負(fù)責(zé)用戶與系統(tǒng)之間的交互，采用B/S客戶端和C/S客戶端兩種方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，B/S客戶端適用于生產(chǎn)視頻系統(tǒng)一線巡檢人員維護(hù)測(cè)試，C/S客戶端適用于中心控制室、調(diào)度室值班人員維護(hù)測(cè)試。

2)應(yīng)用服務(wù)層。該系統(tǒng)主要涉及視頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的在線檢測(cè)、視頻設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、視頻圖像質(zhì)量檢測(cè)等服務(wù)。

3)數(shù)據(jù)層。存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括用戶信息、設(shè)備參數(shù)、維護(hù)記錄、檢測(cè)數(shù)據(jù)等。

4)監(jiān)視層。生產(chǎn)視頻系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備包含攝像機(jī)，DVS，DVR等設(shè)備，利用智能檢測(cè)系統(tǒng)中的軟件函數(shù)檢測(cè)井站現(xiàn)場(chǎng)視頻運(yùn)行情況[5-7]。

圖4 油氣田生產(chǎn)視頻智能檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

3.2 系統(tǒng)功能

油氣田生產(chǎn)視頻智能檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能主要為視頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)在線檢測(cè)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)及視頻圖像檢測(cè)。視頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)在線檢測(cè)模塊基于系統(tǒng)中各井站的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，DVS，DVR的IP參數(shù)，通過(guò)程序設(shè)計(jì)，利用.NETFramework命名空間的Ping和Ping Reply類函數(shù)批量檢查井站生產(chǎn)視頻設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通斷。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)模塊、視頻圖像檢測(cè)模塊主要基于HCNet SDK.dll開發(fā)包相關(guān)函數(shù)，對(duì)井站DVR，DVS設(shè)備及攝像機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。利用開發(fā)包函數(shù)進(jìn)行二次開發(fā)可獲取到井站生產(chǎn)視頻設(shè)備的硬盤狀態(tài)、通道狀態(tài)、報(bào)警輸入和輸出口狀態(tài)、本地顯示狀態(tài)和語(yǔ)音通道狀態(tài)等信息[8-10]。

設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)模塊主要應(yīng)用NET_DVR_WORKSTATE_V40設(shè)備工作狀態(tài)信息結(jié)構(gòu)體，利用dwDeviceStatic函數(shù)可獲取到設(shè)備狀態(tài)，測(cè)試返回的數(shù)值“0”代表設(shè)備正常，“1”代表CPU占用率太高，超過(guò)85%；“2”代表硬件錯(cuò)誤。以此可以來(lái)批量檢測(cè)井站視頻設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。視頻圖像檢測(cè)模塊主要用來(lái)檢測(cè)攝像頭信號(hào)是否丟失，主要應(yīng)用NET_DVR_CHANNELSTATE_V30通道狀態(tài)信息結(jié)構(gòu)體，利用by Signal Static函數(shù)可以檢測(cè)連接的攝像頭的信號(hào)狀態(tài)，測(cè)試返回的數(shù)值“0”代表信號(hào)正常，“1”代表信號(hào)丟失，以此可檢測(cè)井站生產(chǎn)視頻圖像，判斷井站攝像頭圖像是否丟失。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文探討了天然氣井站生產(chǎn)視頻無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)控故障處理方法，主要包括三步法和智能檢測(cè)系統(tǒng)方法。三步法主要包括網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢查、生產(chǎn)視頻硬件設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及設(shè)備線路檢查、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控軟件平臺(tái)參數(shù)設(shè)置檢查；智能檢測(cè)系統(tǒng)基于C#語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)視頻網(wǎng)絡(luò)通斷，DVS，DVR，視頻鏡頭設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)。人工三步法與智能檢測(cè)系統(tǒng)方法結(jié)合使用可快速檢測(cè)與處理油氣田天然氣井站生產(chǎn)視頻故障。