視頻監(jiān)控平臺在長慶鉆井總公司的集成應(yīng)用探究

曹湘華 李勇 楊先睿

關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控；集成應(yīng)用；智能監(jiān)控

為了進一步落實中石油集團公司智能化發(fā)展、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的要求，加快公司信息化建設(shè)，我們開發(fā)了中國石油視頻監(jiān)控平臺在長慶鉆井總公司的集成應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在實現(xiàn)長慶鉆井生產(chǎn)數(shù)據(jù)和視頻遠程監(jiān)控系統(tǒng)的融合，解決低帶寬條件下作業(yè)隊監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的傳輸難題，完善工程技術(shù)支持中心對鉆井輔助預(yù)警分析模型，從而提升鉆井生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)安全風險。本文以中國石油視頻監(jiān)控平臺在長慶鉆井總公司的集成應(yīng)用為例，深入探究了作業(yè)隊視頻遠程監(jiān)控技術(shù)在中國石油行業(yè)的深度應(yīng)用。

1建設(shè)背景

目前，中石油川慶鉆探為了解決視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)多源頭的問題，實現(xiàn)川慶公司所屬單位視頻監(jiān)控統(tǒng)一接入、集中管理和視頻數(shù)據(jù)共享，須建設(shè)部署川慶視頻監(jiān)控統(tǒng)一平臺。當前，長慶鉆井總公司使用的平臺卡頓，不出圖，川慶監(jiān)控平臺圖像堆集、模糊，嚴重影響抓糾違章和及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，導致鉆井施工現(xiàn)場監(jiān)督管理存在很多漏洞，不利于安全生產(chǎn)管理。主要原因是長慶區(qū)域井隊信息網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀與川渝地區(qū)存在差異，設(shè)備性能參差不齊，網(wǎng)絡(luò)覆蓋存在偏差，因此迫切需要優(yōu)化和升級中石油川慶視頻監(jiān)控系統(tǒng)。另外，長慶區(qū)域生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)沒有融合集成到川慶視頻監(jiān)控系統(tǒng)，不能更好地為工程技術(shù)、生產(chǎn)運行、應(yīng)急搶險提供遠程技術(shù)支持，也不能為安全生產(chǎn)監(jiān)督管理提供基礎(chǔ)保障。

為了合理地利用有限帶寬，實現(xiàn)鉆井隊工業(yè)視頻監(jiān)控的圖像同步傳回西安控制中心，有必要實施中國石油視頻監(jiān)控平臺和長慶鉆井作業(yè)隊生產(chǎn)系統(tǒng)的集成研究和升級改造。因此，本文制定了鉆井隊工業(yè)視頻遠程監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案，構(gòu)建了專業(yè)的設(shè)備設(shè)施、管理辦法，并完成了該項目作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用與配套實施。經(jīng)過應(yīng)用，有效提升了鉆井工程作業(yè)井場音視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)層次，提高了鉆井生產(chǎn)管理效率和效益[1]。

2研究內(nèi)容

通過集成現(xiàn)場監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸、后端音視頻遠程監(jiān)控、系統(tǒng)應(yīng)用定制、視頻壓縮格式、主輔碼流等功能的研究，我們實現(xiàn)了川慶視頻監(jiān)控系統(tǒng)在長慶區(qū)域的融合集成與應(yīng)用。井隊實時工況、井號數(shù)據(jù)庫接口嵌入的研究，解決了不同設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的兼容性問題，并開發(fā)了衛(wèi)星和4G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的IP地址互換功能。同時，我們研究了監(jiān)控管理平臺系統(tǒng)控制作業(yè)隊視頻碼流路數(shù)的方法，實現(xiàn)了鉆井隊在低帶寬條件下作業(yè)隊監(jiān)控視頻的遠程實時監(jiān)控，解決了圖像卡頓、不出圖的問題，完成了作業(yè)隊實時視頻的業(yè)務(wù)整合與數(shù)據(jù)共享。

3前端井場NVR設(shè)備參數(shù)優(yōu)化

鉆井隊利用4G和衛(wèi)星通信設(shè)備把前端井場監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿靼脖O(jiān)控中心，由于傳輸帶寬不到1M，因此只能傳輸攝像頭子碼流，NVR子碼流的參數(shù)優(yōu)化設(shè)置如下：

在低帶寬條件下，完成了前端NVR設(shè)備參數(shù)優(yōu)化配置，解決了網(wǎng)絡(luò)擁堵、嚴重的圖像卡頓，甚至不出圖的情況，提高了視頻出圖效率。

4升級后端平臺管理系統(tǒng)

4.1視頻并發(fā)數(shù)量限制

目前，長慶鉆井總公司井場視頻主要依托中石油衛(wèi)星鏈路實現(xiàn)視頻回傳，而衛(wèi)星鏈路的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源極其有限，如同一臺硬盤錄像機視頻并發(fā)回傳數(shù)量過多時，可能會導致網(wǎng)絡(luò)擁堵、嚴重的圖像卡頓，甚至不出圖的情況。為了提高視頻出圖效率，本方案將為長慶區(qū)域的設(shè)備接入服務(wù)模塊，增加視頻并發(fā)數(shù)量限制功能，通過配置文件，將所有井場視頻回傳數(shù)量統(tǒng)一設(shè)置為某個固定的值，即同一時間只允許3-5路視頻回傳，如后端多個用戶預(yù)覽同一臺硬盤錄像機的不同視頻通道，總的視頻回傳數(shù)量超過設(shè)置的數(shù)量時，客戶端給出以下提示信息，如圖2所示。

該系統(tǒng)實現(xiàn)了長慶區(qū)域視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺增加視頻并發(fā)數(shù)量限制的功能和在井場4G和衛(wèi)星信號特別弱的情況下，仍然能夠成功將作業(yè)隊工業(yè)視頻信號傳回西安數(shù)據(jù)中心。該系統(tǒng)解決了作業(yè)隊在低帶寬模式下的工業(yè)音視頻遠程數(shù)據(jù)傳輸問題，并優(yōu)化了視頻傳輸時的抗干擾技術(shù)。同時，完成了工業(yè)音視頻智能監(jiān)控系統(tǒng)和川慶一體化平臺以及長慶鉆井總公司RTOC系統(tǒng)的融合與集成。

4.2完成井隊生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)（工況、井號）等數(shù)據(jù)和監(jiān)控平臺的融合集成

由于鉆井隊施工頻繁搬遷的特點，井場施工工況需要及時同步到視頻監(jiān)控系統(tǒng)，便于視頻監(jiān)控用戶及時掌握鉆井施工進度。本方案計劃由視頻監(jiān)控系統(tǒng)每天早上6點—中午12點，每隔一小時主動從“工程作業(yè)智能支持系統(tǒng)”查詢一次當日所有井隊的井號和工況，并將工況信息疊加到客戶端對應(yīng)的井號后面，如圖3所示。

工程作業(yè)智能支持系統(tǒng)提供工況信息接口如下：

全井當日工況查詢接口

請求方式：HttpPost

5系統(tǒng)架構(gòu)

中石油指揮調(diào)度平臺采用先進的互聯(lián)網(wǎng)及通信技術(shù)，自主研發(fā)的監(jiān)控會議管理一體化平臺，可通過即時通或視頻監(jiān)控客戶端軟件進行監(jiān)控視頻查看、舉行視頻會議、用戶即時通訊等功能[2-3]。

定制的長慶鉆井視頻監(jiān)控客戶端系統(tǒng)分為系統(tǒng)配置、外掛程序，重新登錄，斷開聯(lián)接，升級配置、視頻預(yù)覽、錄像檢索、報警管理、電視墻、事件列表、設(shè)備控制、圖像效果、預(yù)置點、場景收藏、設(shè)備列表等功能，其中，系統(tǒng)配置包括基本配置、快照錄像、回放下載、報警參數(shù)、點位分組、語音對講、球機鍵盤、快揵操作等功能。

后臺管理層包括視頻設(shè)備信息、用戶信息、錄像存儲、第三方設(shè)備接入。其中，設(shè)備信息包括域信息、設(shè)備型號、設(shè)備信息、通道信息；數(shù)據(jù)互訪層包括數(shù)據(jù)訪問對象、數(shù)據(jù)庫、安全數(shù)據(jù)交互中間件；系統(tǒng)應(yīng)用層包括統(tǒng)一用戶、統(tǒng)一權(quán)限、統(tǒng)一資源、日志檢索、聯(lián)動管理、存儲服務(wù)、網(wǎng)管服務(wù)、大屏控制、消息總線、設(shè)備檢測、其他應(yīng)用；業(yè)務(wù)執(zhí)行層包括可視對講、視頻監(jiān)控；系統(tǒng)表現(xiàn)層包括客戶端、瀏覽器等。

進入應(yīng)用系統(tǒng)界面如圖4所示。

6關(guān)鍵技術(shù)

6.1自適應(yīng)帶寬技術(shù)

由于中石油所屬作業(yè)隊地處偏僻荒涼山區(qū)，網(wǎng)絡(luò)信號很弱，為了該系統(tǒng)能在低帶寬下正常運行，我們根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬大小，優(yōu)化前端NVR參數(shù)配置，系統(tǒng)自動選擇傳輸監(jiān)控多少路視頻，實現(xiàn)了能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的動態(tài)變化，優(yōu)化了自適應(yīng)帶寬技術(shù)。

6.2應(yīng)用編程接口系統(tǒng)

體系架構(gòu)開放，用戶可隨需應(yīng)變的定制系統(tǒng)應(yīng)用，后臺平臺管理子系統(tǒng)支持軟件集成的開放式API，支持第三方管理平臺接入，支持GB/T28181協(xié)議，支持標準協(xié)議（ONVIF、PSIA、CGI）[4]。

6.3定制長慶鉆井視頻監(jiān)控平臺

長慶鉆井視頻監(jiān)控平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對音視頻編解碼技術(shù)、新一代NVR技術(shù)、存貯技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等綜合集中管理，支持通過流媒體轉(zhuǎn)發(fā)的方式解碼上墻和直連前端設(shè)備解碼上墻；支持WEB方式訪問、配置和管理；支持一對多實時遠程音視頻監(jiān)控、前端作業(yè)現(xiàn)場計算機服務(wù)器存儲、后臺錄像存儲以及CVR存儲、回放、AI分析等功能[5]。

7結(jié)束語

該視頻集成系統(tǒng)集現(xiàn)場監(jiān)控、視頻數(shù)據(jù)傳輸、后端音視頻遠程監(jiān)控、系統(tǒng)應(yīng)用定制、鉆井生產(chǎn)數(shù)據(jù)融合等功能于一體，完成了長慶鉆井西安總部和作業(yè)現(xiàn)場之間的視頻數(shù)據(jù)的實時交互，有效解決了在不同網(wǎng)絡(luò)帶寬條件下后臺支持中心對鉆井作業(yè)隊的技術(shù)支撐，實現(xiàn)了長慶總部與項目部的資源共享、業(yè)務(wù)整合與聯(lián)動管理。本項目加快了對作業(yè)隊異常事件處理的速度，提升了企業(yè)綜合管理水平，助力了各作業(yè)隊運行的便捷性和有序性。該系統(tǒng)已經(jīng)在長慶鉆井總公司所有井隊推廣使用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)源頭采集，實時監(jiān)控生產(chǎn)運行，信息資源共享。期待長慶鉆井視頻遠程監(jiān)控的應(yīng)用能為中國石油行業(yè)推廣生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控集中管理提供新舉措、新思路，助推中國石油數(shù)智化轉(zhuǎn)型，高質(zhì)量發(fā)展。