尤立华：网络视频监控系统在天然气输配管网无人站场的应用

网络视频监控系统在天然气输配管网无人站场的应用

尤立华

中国石油新疆油田油气储运分公司

摘要：某油田天然气输配管网无人值守站网络视频监控系统采用分布式架构，架设在网络上，不受地域空间的限制，实现视频网络传输、远程播放和控制、视频内容分析与自动报警等多种功能。

关键词：无人值守；网络；视频监控；智能分析

某油田天然气输、配管网上分布着各类一、二级配气站，简配站，调压计量站等小型站点，生产功能单一、结构紧凑，多为无人值守。一个片区包含数个无人站点和一个远端集中监控站，值班人员在远端集中监控站对下属无人站进行管理和巡检，生产调度人员在总调度监控中心负责对整个天然气管网进行集中监控。

1 网络视频监控系统总体要求

小型无人值守站场周边社会环境单一，占地面积小，一般为十几平方米，生产工艺简单，工艺装置多为露天。天然气管网站场安防监控系统的设置基于油田办公网络及生产自动化专网，采用先进的视频管理及视频分析技术，实现低码流下高清晰视频图像的采集、存储、传输、转发及自动报警功能[1]。关键点见表1。

2 网络视频监控系统层次结构

将无人值守站、远端集中监控站和管网调控中心视频监控系统作为一个整体，依据网络视频数据的接入分为核心层、汇聚层、接入层（图 1）。核心层设在中心调度，负责调用、控制、和回放各个站场视频资源。汇聚层设在远端集中监控站，对本站或下属各无人站的视频资源进行调用、回放、遥控摄像机转动或变焦（PTZ控制）等，设备有网络摄像机、网络硬盘录像机（NVR）、客户端工作站、存储服务器、显示大屏。基础层为各小型无人站，是前端监控设备的接入层，实现本地存储和转发[2]。

图1 无人值守站网络视频监控系统层次结构

3 网络视频监控系统实际应用

3.1 系统说明

某油田天然气输、配管网分四大片区，其中西北缘片区分布有5座小型无人值守二级配气站和1座有人值守集中监控站，调控中心负责对整个输配气管网进行集中监控。为便于管理，将5座无人站分别编号为1#、2#、3#、4#、5#，每座站场安装10台网络高清摄像机（码流@4M），监控点位部署周界安防和生产区域监控两个功能。周界安防监控点位部署在站场四面围墙边界处、场院死角、大门出入口等重点部位，本地视频分析服务器具有移动目标跟踪和入侵报警功能，将入侵报警信息远传至远端集中监控站。生产区域监控部署在站内计量间和工艺区边界处、露天装置区。每个站均安装有NVR，对本站视频进行录像存储及转发。

远端集中监控站内值班人员远程监控各无人站，调控中心集中监控管网上所有站点视频。详情见图 2。

图2 天然气输、配管网网络视频监控系统拓扑结构图

3.2 前端设备

由于无人站分布较为分散且分布广，安装的前端设备必须具备稳定性和远程维护功能，便于远程升级、备份、启动，主要功能见表 2。

3.3 存储

为不影响网络带宽的占用，各个无人站视频数据进行本地存储；网络录像机（NVR）的主要功能是对网络摄像机发送来的视频流进行存储、转发至存储设备，响应视频工作站实时视频和录像回放的请求。

基于通道数、码流、存储周期，计算存储容量。如50路高清图像，存储90天，则：

存储容量=4 Mbps(统一按平均码流)÷8(Bit转换为Byte)×3600（秒转换为小时）×24（1天24小时）×90（存储时间90天）×50（50路高清视频）÷1024（转化单位为GB）÷1024（转化单位为TB）= 185.4 T

3.4 无人站周界视频分析功能

为满足无人站场周界安防的要求，在现有的网络视频功能基础上增加智能分析技术[3]。将站场周围定义为场景区域，四面围墙定义为虚拟防区，当物体接近或进入预先设置好的虚拟防区，系统自动进行探测并跟踪轨迹，如果完全符合预设规则，则分析服务器发出报警信息。

3.5远端集中监控设备

远端集中监控站具有对本片区视频资源浏览、调阅、回放和摄像机控制等功能（表 3）。

3.6 管网调控中心监控

调控中心是整个油气管网安防管理的监控中心，可对下属的所有站库进行全面监控和管理，查看实时图像和调用录像资料。

3.7 网络传输

网络传输由综合布线和网络交换机组成，5座小型无人站交换机为接入层、远端集中监控站交换机为汇聚层、调控中心交换机为核心层，系统速率满足百兆接入，千兆汇聚，千兆核心（图 3）。

图3 远端集中监控站汇聚层流量示意图

在本系统架构中，存储（NVR）在汇聚层，核心交换机没有视频流存储与转发的较大压力，只有实时视频解码显示及录像调用回放的流量压力。

汇聚交换机上口连接核心交换机，进行部分实时视频浏览及录像回放请求，带宽需求不高；下口连接接入交换机，5座小型无人站网络摄像机码流都将在集中监控站汇聚交换机同时处理。按照每个站10台摄像机，5个站共50台，码流4 M，则50×4 M=200 M。汇聚层交换机需要支持百兆以上的交换容量。

接入交换机下口连接网络摄像机，需要考虑与汇聚层之间链路带宽，链路容量大于下联摄像机的总码流，保证所有网络摄像机与NVR之间带宽畅通。

4 应用效果

小型无人站网络视频监控系统是在有限的成本投资下，依靠现有的网络技术条件建成投运。通过远程实时浏览，了解无人站周边环境，方便片区管理和巡检。运用智能分析技术，在保障无人值守站安全运行的前提下，缩减了巡检频次，降低了管理成本。同时，系统的稳定运行为今后长输管道及运行管网视频监控综合管理平台的建设提供参考案例。

参考文献：

[1] 张乃禄，胡伟，郭永宏.油田注水井生产工况智能分析与诊断[J]. 油气田地面工程，2011，30(9)：54-55.

[2] 付贵祥，周红军，郭继茹. 基于互联网的煤矿安全综合智能预警系统[J]. 工矿自动化，2014，40(4)：99-101.

[3] 王源，魏磊. 油田集输联合站安全监控系统的开发[J]. 西安石油大学学报，2010，48(9)：64-65.

作者：尤立华 ，女，1978生，工程师，毕业于西南石油学院自动化专业，现就职于新疆油田油气储运公司研究所自动化室，从事油气储运自动化及视频安防系统运维及管理工作。