海洋石油平臺(tái)應(yīng)急指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

何斌

（南海西部石油油田服務(wù)（深圳）有限公司 廣東省深圳市 518000）

1 引言

為了達(dá)到安全生產(chǎn)管理需求，提高海洋石油生產(chǎn)保障能力、生產(chǎn)管理的精細(xì)化、智能化水平，最大限度地發(fā)揮海洋平臺(tái)運(yùn)營(yíng)的效益。建設(shè)海洋平臺(tái)應(yīng)急指揮系統(tǒng)，通過信息集成展示、海上應(yīng)急指揮和系統(tǒng)管理三個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)海上油田生產(chǎn)作業(yè)全方位跟蹤、安全清潔生產(chǎn)、海上應(yīng)急指揮調(diào)度等功能。

目前海洋石油平臺(tái)應(yīng)急指揮現(xiàn)狀比較嚴(yán)峻：

（1）海洋石油平臺(tái)視頻采集系統(tǒng)覆蓋面不足。

（2）海洋石油平臺(tái)和指揮中心的現(xiàn)有聯(lián)系方式只有語(yǔ)音電話，無法支持視頻會(huì)議，視頻無法傳到指揮中心，指揮中心不了解現(xiàn)場(chǎng)情況，無法迅速做出正確的分析判斷。

（3）海洋石油平臺(tái)通信系統(tǒng)帶寬受限，穩(wěn)定性不足，應(yīng)急狀態(tài)下需要傳輸視頻、圖片等，同時(shí)進(jìn)行多媒體調(diào)度指揮，現(xiàn)有狀況無法承擔(dān)應(yīng)急指揮的任務(wù)。

為解決上述問題，系統(tǒng)以視頻、語(yǔ)音、網(wǎng)絡(luò)等多媒體應(yīng)用為載體，按照科學(xué)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性、適用性、經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性原則，并兼顧系統(tǒng)的可擴(kuò)展性進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于海洋石油開采的工作狀況，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了陸地指揮中心、高通量衛(wèi)星系統(tǒng)（KA）、海洋平臺(tái)會(huì)議子系統(tǒng)（含固定會(huì)議和移動(dòng)會(huì)議兩個(gè)子系統(tǒng)）、海洋平臺(tái)Wi-Fi 子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)五個(gè)部分。

陸地指揮系統(tǒng)設(shè)置在海洋石油陸地管理單位，是整個(gè)應(yīng)急指揮系統(tǒng)的中心，承擔(dān)著應(yīng)急指揮的指揮核心職責(zé)。

高通量衛(wèi)星子系統(tǒng)主要設(shè)備有衛(wèi)星天線、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，主要功能是建立海上及陸地的高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，進(jìn)行音視頻、文件等的傳輸。

海洋平臺(tái)會(huì)議子系統(tǒng)包含分會(huì)場(chǎng)會(huì)議中心子系統(tǒng)和平臺(tái)中控室移動(dòng)視頻會(huì)議子系統(tǒng)兩部分，會(huì)議中心子系統(tǒng)承擔(dān)著對(duì)平臺(tái)應(yīng)急指揮的集中布置功能和中小型會(huì)議功能，平臺(tái)中控室移動(dòng)視頻會(huì)議子系統(tǒng)是在平臺(tái)重要部位單獨(dú)設(shè)立的可移動(dòng)的視頻會(huì)議系統(tǒng)，承擔(dān)著應(yīng)急條件下的聯(lián)動(dòng)指揮職責(zé)。

為滿足海洋平臺(tái)數(shù)字化、智能化建設(shè)目標(biāo)，越來越多智能化設(shè)備需要網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集傳輸，結(jié)合應(yīng)急系統(tǒng)建設(shè)設(shè)立海洋平臺(tái)生產(chǎn)區(qū)工業(yè)Wi-Fi 系統(tǒng)，搭建生產(chǎn)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)到海上生活區(qū)及陸地的網(wǎng)絡(luò)鏈路。現(xiàn)場(chǎng)人員可以利用防爆終端通過視頻通話等方式將圖片、視頻、語(yǔ)音等實(shí)時(shí)接入指揮系統(tǒng)，便于討論及決策。融入的話主要是并入同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)就行，簡(jiǎn)單來說就是都掛到網(wǎng)上。

平臺(tái)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)海上關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行圖像監(jiān)視和顯示，視頻信號(hào)通過高通量衛(wèi)星系統(tǒng)（KA）回傳至陸地指揮中心，陸地管理人員可以直觀、實(shí)時(shí)的了解現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，特別是應(yīng)急狀態(tài)下現(xiàn)場(chǎng)狀況的實(shí)時(shí)掌握，便于討論分析、制定方案等。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 應(yīng)急指揮中心

圖1：高清顯示設(shè)備連接示意圖

陸地應(yīng)急指揮中心承擔(dān)的主要功能包括三個(gè)方面：接收來自海洋平臺(tái)的音、視頻信號(hào)在高清顯示系統(tǒng)中顯示；與海上及其他會(huì)議方組織會(huì)議；應(yīng)急狀態(tài)下與現(xiàn)場(chǎng)召開會(huì)議溝通處置方案。

應(yīng)急指揮中心由高清顯示系統(tǒng)、數(shù)字會(huì)議系統(tǒng)、擴(kuò)音系統(tǒng)、中央控制、信息發(fā)布等模塊組成。

3.1.1 高清顯示系統(tǒng)

高清顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套3*3 的液晶拼接顯示墻，采用49 英寸極窄邊拼接型液晶大屏幕顯示系統(tǒng)，系統(tǒng)連接示意如圖1 所示，主要部件包括：

（1）3×3 49 英寸LCD 顯示單元；

（2）控制系統(tǒng)；

（3）支架及其他附件。

RGB 信號(hào)統(tǒng)時(shí)在超高分辨率投影墻上顯示，并經(jīng)多屏拼接控制器處理的HDMI/RGB 窗口可以在投影墻上任意放大、移動(dòng)。而該HDMI/RGB 信號(hào)可以同網(wǎng)絡(luò)信號(hào)或視頻信號(hào)任意疊加。

網(wǎng)絡(luò)視頻信號(hào)：網(wǎng)絡(luò)視頻信號(hào)能夠顯PAL/NTSC/SECAM/ 1080p/1080i/720p 等格式信號(hào)，遠(yuǎn)程IP 攝像頭采集到的監(jiān)控信號(hào)通過IP 網(wǎng)絡(luò)（視頻專網(wǎng)）傳輸?shù)郊酗@示處理中心后，可通過專用的IP 流媒體解碼對(duì)信號(hào)解碼并轉(zhuǎn)換成復(fù)合視頻信號(hào)，或是直接接入多屏處理系統(tǒng)中，系統(tǒng)中會(huì)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的解碼處理再輸出到顯示系統(tǒng)的大屏顯示。各IP 視頻窗口可以在拼接墻上任意放大、縮小、跨屏漫游或全屏顯示。

高清顯示系統(tǒng)功能：

（1）RGB 信號(hào)通過外置多屏圖像控制器顯示，可擴(kuò)展。

（2）通過RGB 開窗方式，大屏上顯示的內(nèi)容同工作站上的內(nèi)容完全一致。在大屏上能進(jìn)行用戶應(yīng)用程序的操作，保證在大屏幕上對(duì)應(yīng)窗口、圖形操作等同于在工作站顯示器的全部操作。

（3）兼容任何分辨率的計(jì)算圖形，圖像光滑、無像素感，可兼容視頻信號(hào)、數(shù)字信號(hào)和RGB 模擬信號(hào)。

（4）支持各種信號(hào)源輸入的漢字在大屏幕上的正確顯示，屏間拼縫不會(huì)產(chǎn)生圖形和文字錯(cuò)位現(xiàn)象。

3.1.2 數(shù)字會(huì)議系統(tǒng)

數(shù)字紅外無線會(huì)議系統(tǒng)的討論發(fā)言是為提高召開會(huì)議時(shí)發(fā)言話筒的管理和控制，方便參會(huì)人員隨時(shí)發(fā)言、與會(huì)人員之間的討論發(fā)言、主席單元可對(duì)所有代表單元進(jìn)行控制。具有多功能、高保真音質(zhì)、數(shù)據(jù)保密、傳輸可靠等特點(diǎn)，還可以對(duì)整個(gè)會(huì)議過程進(jìn)行全面的控制。

3.1.3 擴(kuò)聲系統(tǒng)

音響擴(kuò)聲系統(tǒng)作為會(huì)議室系統(tǒng)重要的組成部分,基本要求為可滿足會(huì)議人聲擴(kuò)音、外來音頻信號(hào)的擴(kuò)音（電視會(huì)議、電視轉(zhuǎn)播等）及音源的擴(kuò)音（計(jì)算機(jī)音頻、DVD、有線電視）等，音效方面首先要保證媒體和語(yǔ)言擴(kuò)聲的清晰度，其次應(yīng)方便使用人員進(jìn)行控制，簡(jiǎn)化工作人員的操作流程，提高工作效率。

3.1.4 中央控制系統(tǒng)

現(xiàn)代的會(huì)議室集成化，控制設(shè)備多，操作繁復(fù)，為簡(jiǎn)化操作和控制，提高效率與操作準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)了一套實(shí)用、功能強(qiáng)大、工作穩(wěn)定、使用方便并美觀大方的中央控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各設(shè)備統(tǒng)一控制。

全自動(dòng)智能化設(shè)備中央控制系統(tǒng)可通過觸摸式有線/無線液晶顯示控制屏對(duì)幾乎所有的電氣設(shè)備進(jìn)行控制，包括投影機(jī)、屏幕升降、影音設(shè)備、信號(hào)切換，以及會(huì)場(chǎng)內(nèi)的燈光照明、系統(tǒng)調(diào)光、音量調(diào)節(jié)等。

系統(tǒng)依托音/視頻矩陣切換器對(duì)輸入的各視頻信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)配和編組處理，顯示系統(tǒng)將各種視頻信號(hào)、VGA、RGBHV 分量視頻信號(hào)、廣播級(jí)SDI 信號(hào)顯示。能夠播放DVD、VCD 資料碟并通過音響擴(kuò)聲系統(tǒng)對(duì)信號(hào)源內(nèi)的音頻信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)聲重放或?qū)崟r(shí)講解，中央控制系統(tǒng)使得各個(gè)信號(hào)之間的切換簡(jiǎn)單，便利化。

在使用電腦進(jìn)行演講和演示時(shí)，通過投影系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)配合將不同電腦信號(hào)切換至投影機(jī)顯示，可以同時(shí)顯示多臺(tái)電腦信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行多內(nèi)容演示。使用15"的彩色液晶顯示器作為操作人員監(jiān)視設(shè)備，在控制室內(nèi)操作人員可對(duì)會(huì)場(chǎng)內(nèi)情況進(jìn)行監(jiān)視和控制，同時(shí)對(duì)輸入的信號(hào)源進(jìn)行審查監(jiān)測(cè)，隨時(shí)控制。

3.2 海洋平臺(tái)會(huì)議子系統(tǒng)

海洋平臺(tái)會(huì)議系統(tǒng)由高清顯示系統(tǒng)、數(shù)字會(huì)議系統(tǒng)、擴(kuò)音系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)組成。

3.2.1 高清顯示系統(tǒng)

根據(jù)海洋平臺(tái)會(huì)議室現(xiàn)有建筑環(huán)境及功能需求，設(shè)計(jì)了一套120 英寸投影顯示系統(tǒng)，另配一臺(tái)70 寸電視為輔助顯示。

高清顯示系統(tǒng)由1 臺(tái)6500 流明投影機(jī)和1 幅120 英寸電動(dòng)投影幕（16:9）組成。用于顯示電腦信號(hào)、DVD 信號(hào)、高清攝像機(jī)信號(hào)、會(huì)議系統(tǒng)的相關(guān)視頻信號(hào)等。

3.2.2 數(shù)字會(huì)議系統(tǒng)

根據(jù)要求及實(shí)際環(huán)境，配備1 臺(tái)主席單元、5 臺(tái)會(huì)議代表單元的討論發(fā)言會(huì)議話筒，參會(huì)人員可通過面前的會(huì)議話筒發(fā)言，主席機(jī)可控制所有代表機(jī)的發(fā)言狀態(tài)，采用無線會(huì)議討論系統(tǒng)。

3.2.3 擴(kuò)聲系統(tǒng)

新增音頻處理部分采用了數(shù)字音頻媒體矩陣，數(shù)字音頻媒體矩陣可以對(duì)所有接入的音頻信號(hào)源進(jìn)行音量控制、混音、均衡調(diào)節(jié)、延遲調(diào)節(jié)、壓限、嘯叫反饋抑制等處理，保證現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲的效果。

3.2.4 視頻會(huì)議系統(tǒng)

新增一套視頻會(huì)議室系統(tǒng)、增加一套移動(dòng)端視頻會(huì)議軟件、在中控室增加一套移動(dòng)式視頻會(huì)議終端。

3.3 海洋平臺(tái)視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)布置在海洋平臺(tái)，設(shè)備有防爆攝像機(jī)、刻錄機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，是對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)在日常情況的可視化監(jiān)控、事件回溯、應(yīng)急狀態(tài)下海上狀況的實(shí)時(shí)掌握，以便討論及制定方案。高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)由視頻前端、傳輸網(wǎng)絡(luò)、后臺(tái)控制及顯示單元組成。

視頻前端：采用高清防爆球機(jī)和防爆云臺(tái)攝像機(jī)；

傳輸網(wǎng)絡(luò)：通過網(wǎng)線及光纖傳輸，通過以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)；

后臺(tái)控制：采用混合式網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)（簡(jiǎn)稱NVR）進(jìn)行視頻存儲(chǔ)及控制，原有21 路模擬視頻信號(hào)也接入NVR，通過鼠標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制及畫面切換；

顯示單元： 通過視頻線直接連接原顯示系統(tǒng)。

3.4 海洋平臺(tái)生產(chǎn)區(qū)Wi-Fi子系統(tǒng)

海洋平臺(tái)生產(chǎn)區(qū)Wi-Fi 系統(tǒng)采用防爆無線AP、管理服務(wù)器、交換機(jī)、功分器、全向/定向天線等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及單元組成，根據(jù)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行部署，實(shí)現(xiàn)對(duì)上甲板、主甲板、單點(diǎn)艙室等區(qū)域的Wi-Fi 覆蓋。

海洋平臺(tái)各層Wi-Fi 布置都需要進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，包括上甲板、主甲板、單點(diǎn)艙、泵艙、機(jī)艙的部署。

4 結(jié)論

為提高海洋石油生產(chǎn)安全，提高海洋石油生產(chǎn)保障能力、生產(chǎn)管理的精細(xì)化、智能化水平，最大限度地發(fā)揮海洋平臺(tái)運(yùn)營(yíng)的效益。基于視頻和衛(wèi)星通訊技術(shù)建立應(yīng)急指揮系統(tǒng)，建立海洋平臺(tái)應(yīng)急指揮系統(tǒng)，通過信息集成展示、海上應(yīng)急指揮和系統(tǒng)管理三個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)海上油田生產(chǎn)作業(yè)全方位跟蹤、安全清潔生產(chǎn)、海上應(yīng)急指揮調(diào)度等功能。

結(jié)合海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)，應(yīng)急指揮系統(tǒng)設(shè)置了應(yīng)急指揮中心、全平臺(tái)Wi-Fi 子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、固定和移動(dòng)會(huì)議子系統(tǒng)和衛(wèi)星通訊子系統(tǒng)，在整個(gè)指揮系統(tǒng)中設(shè)置了高清顯示系統(tǒng)、會(huì)議討論系統(tǒng)、擴(kuò)聲系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)和視頻會(huì)議系統(tǒng)等。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控、語(yǔ)音傳輸、應(yīng)急調(diào)度指揮、移動(dòng)辦公、圖像傳輸、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)等功能。

應(yīng)急指揮系統(tǒng)很好的解決了海洋石油平臺(tái)視頻采集系統(tǒng)采集問題；系統(tǒng)具備語(yǔ)音通訊并支持視頻會(huì)議，實(shí)現(xiàn)及時(shí)和全面掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，指揮中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程應(yīng)急指揮；系統(tǒng)進(jìn)一步解決了海洋平臺(tái)通信系統(tǒng)帶寬問題，能實(shí)現(xiàn)較大容量的視頻、圖片、語(yǔ)音傳輸?shù)龋苓M(jìn)行多媒體調(diào)度指揮。