海上平臺遠程無線監控系統淺析

王 晶

（長江大學機械工程學院，湖北 荊州434023；中海油田服務股份有限公司，天津300452）

海洋石油鉆采是一個高投入和高風險的行業，因為其遠離陸地，一切作業都是在海上平臺上實施，所以空間狹小，條件艱苦惡劣。隨著中國經濟的繼續向前發展，石油需求量大幅上升，而國內的陸地油井鉆采已經趨于飽和，從而導致海上石油的鉆采業務急劇增加，相應的海上平臺、輸油管線和運輸船舶也在相應的增加，因此實施有效全面的實時生產監控和管理在很大程度上加大了投資成本，而且也有很大難度。通過在海上平臺安裝遠程監控設備，可以遠程監控生產情況，及時的處理在平臺作業和船舶運輸時發生的一切突發事件，提高效率。海上平臺的遠程監控可以采用 WIFI無線網絡監控。無線網絡監控的優點是不需要布線，安裝和增加攝像機數目都比較方便，上網成本比較低，使用簡單，不需要任何配置即可使用；不需要用戶自行搭設任何網絡，只要在有網絡和電源的地方就可以使用。下面，筆者對海上平臺裝備的遠程無線監控系統進行淺析。

1 實施遠程監測的必要性

2010年4月20日，英國石油公司租賃的位于美國路易斯安那州威尼斯東南約82k m處海面的一座鉆井平臺爆炸起火，美國墨西哥灣海域原油大量外泄事故給海洋帶來一場巨大的生態災難。如果上述公司在該平臺上安裝有遠程監控設備，可以及時將災難扼殺在搖籃中。因此，在中海油的海上平臺上，上海近海有5個海上石油平臺，目前均已采取遠程視頻監控等保障措施，分屬平湖和春曉2個油田，總的海底管線長度大約有700k m。其中平湖油田產的油氣輸送到上海，春曉油田產的油氣輸送到寧波。東海分局已加強對東海區海上石油平臺、海底管道和有關沿岸設施的監督檢查，并在海上石油平臺安裝了視頻系統，以遠程監控石油平臺的生產作業情況。

2 遠程監測的應用

遠程監控技術目前主要應用于石油、化工、水處理、工業鍋爐等眾多的工業場所。遠程監控技術主要包括2部分：一是主控制中心計算機與監測站計算機的通信過程；二是各監測站和其監測點的通信。海上平臺由于網絡的不方便等因素，應用不及陸地上方便，但在大部分平臺上均有實施。通過無線遠程監測，可以大大減少勞動強度，提高工作安全系數和效率［1－2］。

3 遠程監控的設計原則

根據視頻監控系統技術要求和以實際應用為出發點，并考慮系統投資的長期效益，對系統進行優化設計，實現最佳的工程性能價格比，其方案設計應遵循以下的設計原則。

（1）實用性。根據用戶具體情況特點布置監控點，并全盤考慮整個用戶的聯網傳送和控制視頻音頻信號，能完全滿足客戶的監控要求。

（2）先進性。安裝高清晰度一體化攝象機，自動光圈、自動聚焦，云臺動作遠程可控，保證靈敏、清晰、高精度的視音頻信號采集。

（3）可靠性。系統各部分的硬件均采用可靠性高的部件，具有較強的抗干擾能力，在系統結構上采取星形結構，可防止在某一采集端或通訊線路故障時影響整個系統運行。系統具備自診斷和自恢復功能，通過安全管理機制和日志管理功能防止外人入侵。

（4）靈活性。系統規模能夠伸縮，可以用于大型的網路系統，也可以使用于僅有一個采集端的系統。能夠適應不同的通訊網絡，可以是以太網、E1、無線局域網或其他傳輸通道。可以適用于各種不同場所。

（5）擴展性。系統具有較好的開放性，方便系統功能的完善和擴展，可以與其他各種自動化系統方便接口，視頻音頻數據流及文件滿足標準的格式，標準的播放器能播放。對于云臺、矩陣、多畫面分割器的控制命令以及系統的配置命令按照一個統一的方式進行，能夠實現和其他系統的互連互通。

4 遠程監控系統的技術實現

遠程監控系統如圖1所示，由WIFI無線網絡攝像機、WIFI無線路由器、視頻預設報警部分和后端的平臺系統及存儲主機組成。

4.1 WIFI無線網絡攝像機

該系列產品采用1／3英寸520線／420線SONY CCD，鏡頭可靈活選配；高集成度的SOC處理器，極低功耗，超強穩定；最大支持D1分辨率，充分滿足較高清晰度的應用需求；H.264壓縮算法，保證圖像質量的同時有效降低網絡帶寬占用；強大的網絡功能，支持錄像FTP上傳、報警E－mail發送，支持手機遠程監控；支持 WIFI無線網絡接入，工程部署更簡捷便利；半球機型更帶紅外功能，滿足夜間監控需求。此外，該攝像頭還支持水平翻轉和垂直翻轉，可以24h 360°無間斷監控。

圖1 遠程監控系統示意圖

4.2 WIFI無線路由器

通過WIFI無線路由器把有線網絡信號轉換成無線信號，供支持其技術的相關電腦、手機和PDA等接收，實現WIFI設備的無線上網。

4.3 視頻預設報警部分

視頻預設報警部分采用視頻分析自動報警技術，這項技術是指使用分析設備對視頻信號進行自動分析和監測，提取視野中活動個體的運動軌跡行為，分析其運動特征，當發現符合預設報警運動特征時即認為發生了相應的異常事件，自動產生報警信息并同時自動照相和錄像存檔，以提醒監控人員對該路視頻進行查視，通過可視監控畫面確定是否真實出現異常事件［2］，早發現，早處理，早出警。

4.4 后端的平臺系統及存儲主機

監控指揮平臺的建設是為了貫徹輸電專業集約化管理的思路，同時滿足整個集中監控信號的匯集和共享顯示。包括如下基礎設施：大屏幕顯示系統、服務器、電源、消防和空調等機房環境建設。

監控中心是整個輸電線路監控系統的核心，通過監控平臺瀏覽輸電線路的外力隱患狀況的實時監控和預警。由專人進行監視，在外力隱患對保護線路造成威脅前調動相關人員進行處理，將對于線路的威脅扼殺在萌芽狀態。真正實現了對各類電力設施全天候安全防范的遠程技術監控，使已知外力隱患做到“可控、能控、在控”。

5 遠程監控系統功能和特點

5.1 遠程監控系統功能

WIFI無線網絡視頻監控系統建成以后，將具有如下的基本功能。

1）遠程監控 通過網絡，對異地圖像和聲音進行監控，對云臺和鏡頭進行操作，延伸管理者的視覺和聽覺。圖像以流媒體方式發送，當用戶終端沒有請求視頻時，圖像不占用網絡資源，從而使網絡帶寬的利用率更高。

2）遠程配置 通過網絡，對設備參數進行配置，根據環境調整亮度、傳輸幀率、圖像分辨率等數據。還可以對預置位、IP地址進行調整。

3）疊加字符 可以在監視畫面中疊加攝像機的名稱以區分不同監控現場中的不同攝像機，這樣當監控現場較多、攝像機數目較多時仍可以清晰管理。

4）報警聯動 支持外接總線和直接報警設備，如紅外探頭、緊急按鈕等。支持外接直接報警輸出設備，如警燈、警號等。支持報警參數設置，如定時開關時間、報警方式。支持圖像丟失報警。支持圖像遮擋報警。

5）輪循播放 可以將圖像分幾組，按照設定的間隔時間，在操作終端或者電視墻上巡回播放。

6）圖像存儲 可根據實際需要選擇24h連續錄像，定時錄像，保存天數也可每路各選。可以根據需要配置硬盤大小和數量。可采用在視頻服務器中進行錄像存儲，也可采用網絡存儲方式，通過存儲區域網絡NAS，通過交換機連接存儲陣列和服務器主機。

5.2 遠程監控系統的特點

1）優質的圖像質量 采用了先進的H.264編解碼技術，圖像清晰自然。DVD分辨率級別為704×576的像素，使圖像更加清晰。圖像連續性好，不會有閃爍出現，標準圖像幀率為30幀／s（NTSC制式）和25幀／s（PAL制式）。

2）較低的寬帶占用 在傳輸圖像幀率為25幀／s、分辨率為352×288像素時，平均占用帶寬僅為200kbps，而且可以在網絡環境不佳的狀態下限制傳輸圖像的碼率和幀率，以更低的數據量傳輸圖像，保證用戶在網絡條件不好的情形下也可傳輸視頻，進行遠程監控和管理。

3）低延時性 H.264采用了加強標準編碼技術，在遠程視頻時傳送延時小，在很大程度上改善了遠程實時監控的效果。

4）系統結構靈活 采用了標準的組網方式，支持IP單播、組播功能，可以組成點對點的監控系統，又可以組成一個中心對各站點的系統；在網絡上可以設置多個分控圖像工作站，滿足多個用戶的需要，也可以用WEB方式組成多級監控系統［3］。

6 結 語

高清化、數字化、智能化是安防行業的的3個發展趨向。在實現高清化、數字化、智能化的過程中視頻無線傳輸起著橋梁作用，無線傳的便利及靈活緊密將三者聯系起。海上平臺作為一個生產作業平臺，具有投入高，風險高，區域面積小，條件艱苦等特點，給石油鉆采工作帶來很多局限性。因此，遠程無線監控系統在海上平臺的作業中具有廣闊的應用前景。

［1］戴禮榮，李楓，王仁華 .基于PSTN的遠程多媒體監控系統［J］.中國圖象圖形學報，2001（6）：594－598.

［2］段曙光 .高山發射臺遠程視頻監控系統的設計與實踐［J］.東南傳播，2010（7）：186－188.

［3］邵月磊，韓鵬 .海洋石油行業生產設施遠程監控手段分析［J］.技術與市場，2012（2）：59.