海上平臺(tái)防入侵與溢油監(jiān)控綜合解決方案

齊樹毅，劉東，周暐，劉桂厚(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

0 引言

近十年我國(guó)海洋石油勘探和開采規(guī)模不斷擴(kuò)大，目前渤海的各個(gè)作業(yè)區(qū)海油平臺(tái)數(shù)量穩(wěn)增，并逐步向東海、南海等深海擴(kuò)展。隨著平臺(tái)數(shù)量的增加，高密度的海上工程設(shè)備和大量的進(jìn)出船舶，海釣行業(yè)的發(fā)展，將我國(guó)大部分近海海域的海上平臺(tái)置于安全事故隱患嚴(yán)重的威脅之下，海上油氣田開采本身就具有易燃易爆、生產(chǎn)環(huán)境危險(xiǎn)、生產(chǎn)連續(xù)不間斷等特點(diǎn)，一旦發(fā)生安全事故，輕則對(duì)平臺(tái)生產(chǎn)產(chǎn)生關(guān)停的經(jīng)濟(jì)影響，重則會(huì)影響到海洋環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、漁業(yè)、旅游業(yè)等，給國(guó)家經(jīng)濟(jì)、海洋環(huán)境以及人民生產(chǎn)生活產(chǎn)生極大的損害。

隨著漁民、釣魚興趣愛好者的海上交通工具的日漸發(fā)達(dá)，漁船、私人船舶、快艇等小型船舶靠近石油平臺(tái)進(jìn)行拋錨、捕魚、釣魚等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，甚至有些船舶知悉為無人平臺(tái)后會(huì)非法登平臺(tái)，為平臺(tái)的管理工作、安全生產(chǎn)帶來極大的安全隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2015年海上平臺(tái)驅(qū)趕漁船的報(bào)告2 000余起，其中絕大多數(shù)發(fā)生在渤海油田；另外接到外來人員登臨設(shè)備釣魚的報(bào)告1 900多起，也是絕大多數(shù)發(fā)生在渤海油田。因此設(shè)計(jì)一套對(duì)海上石油平臺(tái)周圍海域集探測(cè)監(jiān)控等功能的防入侵與溢油監(jiān)控綜合解決安全生產(chǎn)系統(tǒng)顯得尤為必要。

1 方案研究

海上石油平臺(tái)防入侵與溢油監(jiān)控綜合解決安全生產(chǎn)系統(tǒng)，其目標(biāo)要求為實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)周邊區(qū)域內(nèi)漁船、小型船舶捕魚、釣魚等活動(dòng)，以及其他非法進(jìn)入作業(yè)區(qū)域船舶進(jìn)行智能探測(cè)、自動(dòng)跟蹤功能，對(duì)平臺(tái)附近海域海面進(jìn)行溢油監(jiān)控，通過攝像頭進(jìn)行巡邏、檢測(cè)實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后可自動(dòng)調(diào)用高清視頻攝像頭對(duì)目標(biāo)自動(dòng)鎖定，通過高清攝像頭對(duì)海面溢油進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過聲光報(bào)警進(jìn)行報(bào)警和預(yù)防，如圖1所示。該系統(tǒng)應(yīng)包括以下4個(gè)子系統(tǒng)。

圖1 海上平臺(tái)防入侵與溢油監(jiān)控架構(gòu)

1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

為加強(qiáng)對(duì)外來人員登臨平臺(tái)的監(jiān)視、防范和取證，在平臺(tái)帶纜甲板設(shè)置攝像頭，對(duì)該區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。該系統(tǒng)能對(duì)安防監(jiān)控的場(chǎng)所、部位、通道等進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效視頻探測(cè)、視頻監(jiān)視、圖像顯示、記錄和回放，并具有視頻入侵報(bào)警功能。

1.2 聲光報(bào)警系統(tǒng)

在中控室內(nèi)主機(jī)端設(shè)計(jì)一臺(tái)獨(dú)立廣播功放單元和話站，通過電纜連接在平臺(tái)帶纜甲板上部，設(shè)置有閃光燈和高音喇叭，用于人員非法登陸報(bào)警，同時(shí)可以根據(jù)需要與平臺(tái)廣播系統(tǒng)中互連，用于全平臺(tái)設(shè)施通報(bào)。

1.3 船舶自動(dòng)識(shí)別

平臺(tái)設(shè)置的AIS系統(tǒng)能對(duì)過往船舶船只航行的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)視和管理，防入侵與溢油監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)留與AIS系統(tǒng)接口，共享信號(hào)，當(dāng)過往船舶接近平臺(tái)安全區(qū)時(shí)，可報(bào)警提醒平臺(tái)作業(yè)者，通過發(fā)布航行警告提醒過往船只主動(dòng)避讓，或通過守護(hù)船對(duì)靠近平臺(tái)船舶進(jìn)行驅(qū)逐。

1.4 溢油監(jiān)控系統(tǒng)

在平臺(tái)高處一般選擇在上甲板四周設(shè)置四路高清攝像頭對(duì)平臺(tái)四周海面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)溢油現(xiàn)象提前預(yù)警防止大面積擴(kuò)散。溢油監(jiān)控系統(tǒng)攝像頭接入安防防入侵系統(tǒng)兩者融合，共用一套主機(jī)、軟件和顯示單元，滿足實(shí)時(shí)陸地傳輸需求。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

海上平臺(tái)防入侵與溢油監(jiān)控綜合解決方案是基于CCTV系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展、升級(jí)優(yōu)化和再設(shè)計(jì)再開發(fā)的一套系統(tǒng)，其用途有很強(qiáng)的針對(duì)性。CCTV系統(tǒng)在海上石油平臺(tái)設(shè)計(jì)方案是常規(guī)配置，目前的CCTV系統(tǒng)配置也在經(jīng)歷從無到有、從少到多、從模擬到數(shù)字、從傳統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)演變的一個(gè)過程，從最初的每個(gè)平臺(tái)設(shè)計(jì)四五臺(tái)高清攝像機(jī)進(jìn)行關(guān)鍵區(qū)域的監(jiān)控，到現(xiàn)在一個(gè)平臺(tái)可以設(shè)置多達(dá)四五十臺(tái)攝像機(jī)，從數(shù)量和投資都在成倍增長(zhǎng)，目的就是借助視頻監(jiān)控技術(shù)對(duì)日常生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控，減少日常人力巡檢的頻次，并在人員無法進(jìn)入的危險(xiǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)周期的全監(jiān)控。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)CCTV系統(tǒng)方面積累了很多經(jīng)驗(yàn)和廠家資料作為基礎(chǔ)，有標(biāo)準(zhǔn)化文件作為支撐，有3D設(shè)計(jì)作為輔助，具備開展解決方案的良好基礎(chǔ)和先決條件。

而海上平臺(tái)防入侵與溢油監(jiān)控綜合系統(tǒng)原理是和CCTV系統(tǒng)相同，但是在此基礎(chǔ)上增加了紅外傳感、熱成像、熒光探測(cè)和智能分析功能，防入侵和溢油監(jiān)控系統(tǒng)從總體上可以分為系統(tǒng)前端探測(cè)器、監(jiān)控管理設(shè)備和系統(tǒng)軟件等部分，本套系統(tǒng)采取前端設(shè)備分散安裝、監(jiān)控中心統(tǒng)一監(jiān)控管理模式進(jìn)行系統(tǒng)架設(shè)，設(shè)備與監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，將所有采集的圖像信號(hào)傳送到監(jiān)控中心[1]。系統(tǒng)前端設(shè)備包括防爆紅外熱成像設(shè)備、防爆高清攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等。監(jiān)控管理設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、遠(yuǎn)程IO控制器、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、客戶端電腦、廣播系統(tǒng)等。其中客戶端電腦為雙顯，一個(gè)作為防登臨功能，另一個(gè)作為防溢油顯示。該系統(tǒng)通過紅外熱成像探頭進(jìn)行巡邏、檢測(cè)，以及搭配高清視頻攝像頭對(duì)平臺(tái)附近海域?qū)崿F(xiàn)智能監(jiān)控，當(dāng)在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)用高清視頻攝像頭對(duì)目標(biāo)自動(dòng)鎖定，通過后臺(tái)軟件的比對(duì)分析對(duì)外來船只、人員進(jìn)行監(jiān)控預(yù)警，通過4臺(tái)專用溢油探測(cè)或者變通高清攝像頭對(duì)海面溢油進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)海面出現(xiàn)的油污進(jìn)行監(jiān)控取證并預(yù)警，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能。

2.1 入侵監(jiān)控

前端探測(cè)設(shè)備安裝在海上平臺(tái)的甲板邊沿，其中，防登陸用途的防爆紅外熱成像設(shè)備、防爆高清攝像機(jī)為成對(duì)上下安裝，并分別安裝在下甲板對(duì)角。

2.2 溢油監(jiān)控

防溢油用途的防爆高清或溢油監(jiān)控專用攝像頭在平臺(tái)上甲板四角安裝，并向海面進(jìn)行監(jiān)控。

2.3 自動(dòng)報(bào)警

同時(shí)配置一套獨(dú)立功放的廣播報(bào)警系統(tǒng)與監(jiān)控管理系統(tǒng)對(duì)接實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)前端設(shè)備監(jiān)控到異常信息不明船只靠近，可以通過該功放進(jìn)行自動(dòng)或人工報(bào)警，向船只發(fā)出廣播預(yù)警和燈光警示。

2.4 聯(lián)動(dòng)功能

系統(tǒng)支持通過網(wǎng)絡(luò)將非法事件進(jìn)行上報(bào)，傳送到執(zhí)法或搜救船只或者陸地執(zhí)法搜救指揮中心尋求幫助[2]。

目前海上平臺(tái)設(shè)計(jì)常規(guī)配置了廣播報(bào)警系統(tǒng)和AIS系統(tǒng)等通訊系統(tǒng)，均可以通過硬線接口實(shí)現(xiàn)與防入侵與溢油監(jiān)控的互聯(lián)。通過集成整合PAGA功能與場(chǎng)內(nèi)聲光報(bào)警裝置進(jìn)行平臺(tái)上區(qū)域廣播告警和預(yù)防，也可在海上平臺(tái)防入侵與溢油監(jiān)控綜合系統(tǒng)內(nèi)，單獨(dú)預(yù)置廣播功放和聲光設(shè)備作為獨(dú)立的控制和分區(qū)報(bào)警，為保證海上石油平臺(tái)安全生產(chǎn)，避免漁船進(jìn)入平臺(tái)安全生產(chǎn)范圍，平臺(tái)周圍海面溢油等事故，提供聲音與視覺警示。

3 總結(jié)應(yīng)用

目前海上平臺(tái)防入侵與溢油監(jiān)控綜合解決方案先后在旅大某項(xiàng)目四個(gè)平臺(tái)、渤中作業(yè)區(qū)、曹妃甸作業(yè)區(qū)和蓬渤作業(yè)區(qū)以及遼東作業(yè)區(qū)平臺(tái)等渤海多個(gè)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用，并有部分項(xiàng)目已經(jīng)投產(chǎn)實(shí)施。海上平臺(tái)防入侵與溢油監(jiān)控綜合解決方案的成功設(shè)計(jì)應(yīng)用，保障了海上平臺(tái)的安全生產(chǎn)，提高了平臺(tái)的安全環(huán)保等級(jí)，對(duì)可能發(fā)生的危險(xiǎn)和環(huán)保事件提前預(yù)警，防微杜漸，避免出現(xiàn)重大安全事件和重大環(huán)保事件，有效避免海上生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。