視頻闖入自動(dòng)報(bào)警技術(shù)在采油廠的研究與應(yīng)用

李承澤

（西北大學(xué)信息科技與技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710069）

1 引言

為滿足生產(chǎn)運(yùn)行、油區(qū)護(hù)衛(wèi)、現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)控等需求，采油廠各單位使用了大量的網(wǎng)絡(luò)攝像頭，實(shí)行24 h對(duì)全廠生產(chǎn)運(yùn)行、油區(qū)護(hù)衛(wèi)、現(xiàn)場(chǎng)安全等方面的視頻監(jiān)控，這已經(jīng)成為保障生產(chǎn)正常運(yùn)行的重要部分。然而現(xiàn)有視頻監(jiān)控工作存在諸多問題，嚴(yán)重影響了視頻監(jiān)控時(shí)效[1]。為有效提高攝像頭使用率，通過信息化手段開發(fā)快捷高效的應(yīng)用視頻闖入自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，更好地保障采油廠生產(chǎn)運(yùn)行刻不容緩。

2 研究背景

2.1 視頻監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)狀

采油廠生產(chǎn)信息化建設(shè)配置前端視頻監(jiān)控設(shè)備共計(jì)1593路，覆蓋生產(chǎn)油水井、站庫(kù)等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在各個(gè)管理區(qū)和集輸大隊(duì)設(shè)立集生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、視頻監(jiān)控、應(yīng)急處置的8個(gè)中控室，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控[2]。

2.2 視頻監(jiān)控工作現(xiàn)狀與問題

采用人工巡檢方式：點(diǎn)開攝像頭，查看違章，查看偷油偷氣，查看線路刺穿等，該巡檢方式主要存在勞動(dòng)強(qiáng)度大[3]、無用勞動(dòng)多、視頻闖入報(bào)警誤報(bào)警次數(shù)多，加大了監(jiān)控人員的無效工作量；作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)依賴人工判斷違章行為，及時(shí)率和準(zhǔn)確率有待提高等問題。

3 視頻闖入自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)組成

3.1.1 攝像頭的類型

（1）按外形分類，分為以下3種類型：一是槍機(jī)攝像頭，該型號(hào)攝像頭具有靈敏度高、體積小、壽命長(zhǎng)、光學(xué)變焦倍數(shù)高的特點(diǎn)[2]；二是半球攝像頭，該型號(hào)攝像頭具有體積小巧，外形美觀且易于安裝，比較適合辦公場(chǎng)所的特點(diǎn)；三是球機(jī)攝像頭，該型號(hào)攝像頭通常能實(shí)現(xiàn)355°限位旋轉(zhuǎn)，適合全方位多角度觀察的特點(diǎn)。

（2）按成像原理分類，分為以下4種類型：一是普通攝像頭，成像原理：包含一片紅外濾光片，用來把自然界的紅外光過濾掉。這樣攝像頭得到的影響才會(huì)和人眼接近；二是紅外線攝像頭，成像原理：要增加紅外光的穿透率，這樣才能在夜間人眼看不清的情況下，攝像頭依然可以捕捉到影像；三是紅外熱成像攝像頭，成像原理：通過鏡頭鏡片材質(zhì)選擇過濾反射掉絕大多數(shù)可見光，僅允許通過較窄取值范圍的遠(yuǎn)紅外光照射到傳感器表面，由這些微弱的遠(yuǎn)紅外光產(chǎn)生的光電效應(yīng)來計(jì)算像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)目標(biāo)的溫度；四是白光攝像頭，成像原理：有調(diào)光技術(shù)，機(jī)身底部附有光敏電阻來采集外界光線，燈光的強(qiáng)弱是由周界環(huán)境來決定的。周界環(huán)境越暗，燈光越強(qiáng)。補(bǔ)光視角與視頻角度完全吻合。

3.1.2 攝像頭報(bào)警方式研究

視頻闖入報(bào)警啟用移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警，同時(shí)通過監(jiān)控繪制區(qū)域可以減少報(bào)警范圍，降低報(bào)警頻次。并布防時(shí)間，確定開啟移動(dòng)偵測(cè)的時(shí)間，滿足實(shí)際需求。設(shè)置聯(lián)動(dòng)方式，確定報(bào)警信息推送到何處，可選擇推送至上傳中心、郵件聯(lián)動(dòng)、上傳FTP、錄像聯(lián)動(dòng)。

聯(lián)動(dòng)方式設(shè)置為上傳中心可與?？悼蛻舳塑浖?200、6000或在線系統(tǒng)安防系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)報(bào)警。

聯(lián)動(dòng)方式設(shè)置為上傳FTP可以將報(bào)警圖片上傳至指定FTP服務(wù)器，通過設(shè)置使用一級(jí)目錄、使用設(shè)備IP進(jìn)行圖片目錄分類。

3.1.3 智能攝像頭報(bào)警新功能研究

智能球機(jī)具備的功能如下：一是可以通過同時(shí)設(shè)置電子圍欄、場(chǎng)景學(xué)習(xí)功能，有效降低沒有必要的報(bào)警信息，提高準(zhǔn)確率。場(chǎng)景自學(xué)習(xí)算法能夠減少抽油機(jī)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的誤報(bào)；很好地降低樹葉、昆蟲、雨雪天氣等產(chǎn)生的影響。該方法已在管理區(qū)單井報(bào)警中得到廣泛應(yīng)用，見圖1。

圖1 電子圍欄、場(chǎng)景學(xué)習(xí)功能在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用

二是可以提供多場(chǎng)景與電子圍欄的組合使用。目前智能球機(jī)具備支持多場(chǎng)景與電子圍欄的組合使用，通過設(shè)置每個(gè)場(chǎng)景停留的時(shí)間，攝像頭可以自動(dòng)完成預(yù)置點(diǎn)停留切換，實(shí)現(xiàn)單攝像頭多區(qū)域自動(dòng)報(bào)警。

3.1.4 紅外熱成像測(cè)溫功能

紅外熱成像的新功能：通過設(shè)置繪制點(diǎn)、繪制線、繪制多邊形形成測(cè)溫區(qū)域，如：測(cè)溫編碼、點(diǎn)位名稱、輻射率、測(cè)溫距離。與警配置，如最高溫度、最低溫度、平均溫度、溫差比對(duì)，符合規(guī)則測(cè)溫點(diǎn)會(huì)變高亮。

3.1.5 采油廠在用的視頻報(bào)警系統(tǒng)研究

（1）安防V4.2.1系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：管理區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用了?？低暤膇VMS-9800為后臺(tái)支撐，功能較多，具有較優(yōu)異的表現(xiàn)性能。缺點(diǎn)：一是需要授權(quán)，由于是定制系統(tǒng)，做應(yīng)用二次開發(fā)處理難度較大；二是報(bào)警后處置結(jié)果不易追蹤；三是是按照管理區(qū)搭建的，各自獨(dú)立，不利于全廠統(tǒng)一管理。

通過研究實(shí)現(xiàn)了對(duì)安防系統(tǒng)后臺(tái)PostgreSql數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問。

（2）?？礽VMS-6000系統(tǒng)。報(bào)警圖片存儲(chǔ)方式有規(guī)律：①按照?qǐng)?bào)警日期存儲(chǔ)；②按攝像頭地址通道存儲(chǔ)。

3.2 實(shí)現(xiàn)流程

3.2.1 建立攝像頭報(bào)警管理層級(jí)架構(gòu)

報(bào)警管理層級(jí)架構(gòu)圖見圖2。

圖2 報(bào)警管理層級(jí)架構(gòu)示意圖

3.2.2 獲取報(bào)警信息

針對(duì)已關(guān)聯(lián)iVMS-6000的設(shè)備，直接獲取iVMS-6000自動(dòng)報(bào)警地址中的圖片。針對(duì)沒有關(guān)聯(lián)報(bào)警平臺(tái)的攝像頭采取FTP上傳方式獲取圖片。

對(duì)于無配套上傳中心的攝像頭可采取多種技術(shù)組合以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。利用間隔循環(huán)執(zhí)行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)每隔30 s時(shí)間循環(huán)執(zhí)行Java命令。使用Java-文件檢索技術(shù)，對(duì)服務(wù)器指定文件夾進(jìn)行檢索，獲取文件名稱、創(chuàng)建時(shí)間等信息。使用Java-文件自動(dòng)整理技術(shù)，按照制定規(guī)則自動(dòng)將FTP上傳文件對(duì)應(yīng)到指定文件夾。通過Oracle數(shù)據(jù)表比對(duì)的使用，對(duì)報(bào)警信息表中的數(shù)據(jù)比對(duì)，找出新增數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，見圖3。

圖3 無配套上傳中心的攝像頭數(shù)據(jù)報(bào)警示意圖

通過以上多種技術(shù)組合使用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)報(bào)警數(shù)據(jù)和報(bào)警圖片的歸整，最終獲得了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)圖片存儲(chǔ)信息和報(bào)警數(shù)據(jù)信息。

3.2.3 報(bào)警信息推送責(zé)任人

通過開發(fā)視頻監(jiān)控報(bào)警處置管理系統(tǒng)，建立監(jiān)控?cái)z像頭與責(zé)任人的對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)關(guān)系，當(dāng)出現(xiàn)視頻報(bào)警信息時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)將報(bào)警信息和報(bào)警圖片發(fā)送給指定責(zé)任人。

3.2.4 責(zé)任人處理報(bào)警原因

為有效降低責(zé)任人處理重復(fù)報(bào)警工作量，系統(tǒng)采用多信息分組上報(bào)規(guī)則，自動(dòng)將同一攝像頭1min內(nèi)發(fā)生的多條報(bào)警信息打包，一次性集中推送處理。責(zé)任人可連續(xù)循環(huán)查看多張圖片來確定具體報(bào)警原因，并將報(bào)警信息通過手機(jī)短信等方式推送給現(xiàn)場(chǎng)管理人員。

3.2.5 報(bào)警攝像頭在線訪問

通過視頻監(jiān)控報(bào)警處置管理系統(tǒng)中的訪問操控頁(yè)面，可以實(shí)時(shí)訪問系統(tǒng)中任意指定攝像頭，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)控制，圖片、視頻保存等功能。

3.3 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）在采油廠內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了視頻報(bào)警信息的集中統(tǒng)一管理，并首次建立了視頻設(shè)備與具體責(zé)任人的報(bào)警處置回溯追蹤機(jī)制。

（2）首次采用了移動(dòng)偵測(cè)結(jié)果通過FTP上報(bào)的方式，在不增加新投入的情況下可以讓所有網(wǎng)絡(luò)攝像頭均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。

（3）通過自研方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)攝像頭的瀏覽與操控，并找到了獲取安防系統(tǒng)的各類信息數(shù)據(jù)的有效手段，為下一步全廠層面的單井考核管理提供了有效的技術(shù)保障，擺脫對(duì)外協(xié)的技術(shù)依賴。

3.4 應(yīng)用效果

（1）實(shí)現(xiàn)區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)控，提高攝像頭利用率。通過該技術(shù)研究可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于固定點(diǎn)、固定區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以發(fā)揮重要作用，比如對(duì)重點(diǎn)油井、重點(diǎn)設(shè)備、趴窩抓捕區(qū)域、重點(diǎn)路口、部分重點(diǎn)施工進(jìn)行監(jiān)控，可及時(shí)對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的異常狀況進(jìn)行報(bào)警。

（2）實(shí)現(xiàn)異常自動(dòng)提醒，大幅降低監(jiān)控人員工作強(qiáng)度。對(duì)固定點(diǎn)的監(jiān)控可以部分脫離人工自動(dòng)監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)驚醒聲音或者畫面的提示，減少人工監(jiān)控的工作量，避免因長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控和事件發(fā)生的不確定性，引起的人員疲勞造成的事件遺漏。

（3）處置管理系統(tǒng)流程清晰，提高問題處理時(shí)率時(shí)效。通過該技術(shù)實(shí)施可以幫助監(jiān)控人員快速發(fā)現(xiàn)、快速處理問題，從而有效降低由于發(fā)現(xiàn)不及時(shí)導(dǎo)致的采油廠各類經(jīng)濟(jì)損失。

（4）管理系統(tǒng)適應(yīng)性廣泛，有極大的推廣價(jià)值。該技術(shù)研究對(duì)全油田系統(tǒng)具有普遍的適用性，可以廣泛使用在各油田單位，可以有效幫助管理人員提高攝像頭使用效率。

4 結(jié)語

采油廠生產(chǎn)領(lǐng)域存在著各類監(jiān)控設(shè)備，每天都會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，如何快速地從海量的數(shù)據(jù)中提取有用的信息對(duì)于采油廠安全高效生產(chǎn)至關(guān)重要。而將現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字網(wǎng)絡(luò)智能化應(yīng)用無疑是一種非常有效的方式，為此，通過信息化手段搭建了基于視頻闖入自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的智能平臺(tái)，通過在采油廠實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)能提高監(jiān)控時(shí)效，減輕人員工作強(qiáng)度，大大增強(qiáng)問題處置速度，有效提升采油廠生產(chǎn)安全保障水平。