塔里木油田智能化視頻系統建設研究與探討

余忠凱，吳金峰，王 麗，陳 戈

（塔里木油田信息與通訊技術中心，新疆 庫爾勒 841000）

1 油田視頻監控系統現狀

塔里木油田現有視頻監控系統主要由安全生產監控、生活監控、安防維穩和環保監控視頻等業務組成，共計8000余路，其中生產監控4100多路、生活監控1800多路、安防維穩近1900路、環保監控視頻150路。生產監控管理平臺原為集團公司A11油氣生產物聯網系統的子系統，主要實現對各油氣生產開發部重要生產場所的視頻監控，經防火墻通過油田傳輸鏈路接入辦公網傳回庫爾勒基地；生活監控、安防維穩和環保監控視頻由各生產單位和物業管理部門自建，視頻數據部分在生產網、部分在辦公網承載，整體以邏輯網絡的形式存在。

2 存在主要的問題

（1）缺乏統一管理機制。油田視頻監控系統建設由各單位在不同時期獨立分散建設，缺乏統籌規劃，目前已建設的8000多路視頻監控，包括多個安防品牌廠家多個型號產品，涵蓋早期建設模擬視頻設備和現有高清網絡視頻設備，各類視頻監控系統相互獨立、形成資源孤島，視頻資源難以合理有效整合，視頻監控安全防范效能無法有效提升，更無法做到支撐油田級的高效統一管理和調度。

（2）缺乏統一資源共享機制。現有視頻監控資源的共享應用缺乏統一頂層規劃和標準規范，難以有效將視頻資源共享到各個管理職能部門和各個信息化系統，存在交叉重復建設，視頻資源的二次利用價值未能充分展現。

（3）缺乏專用傳輸通道。視頻監控業務對承載網絡具有特殊的性能需求，視頻監控業務碼流高，要求承載網絡的傳輸帶寬高，還具有實時性強、網絡延遲小的特點。隨著油田視頻監控規模日益增大，承載視頻業務的辦公網已無法滿足日益增長的數據要求，造成高清圖像的高碼率傳輸困難，常出現卡頓、丟包現象。

3 塔里木油田智能化視頻系統建設方案

3.1 設計思路

順應視頻監控技術實時化、智能化、自動化要求，以及AI技術、AR實景地圖等新技術的應用發展，建設一套適應油田安全維穩和生產運行管理的智能化視頻系統。系統采用開放式的一體化集成平臺，可方便地將原本獨立運行、信息孤立的子系統進行橫向協同，實現多個業務子系統的綜合管理及平滑擴展，為油田生產、維穩、安全、生活保障管理等帶來切實的便利。

智能化視頻系統平臺采用“云+邊+端”的架構，將音頻系統、會議系統接入后形成油田音視訊融合平臺，依托油田OTN高速傳輸網絡，將部署于不同區域中心的子系統連接起來，形成統一的監控資源、會議資源、通信資源共享池，通過“云”實現多云、云邊協同視頻調度、存儲和分析功能，利用“邊”實現分層接入、末級單位視頻調度功能，通過“端”實現音視頻采集、視頻采集、視頻編碼，統一向不同單位、不同業務用戶提供音視訊綜合服務。系統建設主要由視頻專網、智能監控平臺和業務應用建設三部分組成。

圖1 智能化視頻系統總體架構圖

3.2 視頻專網建設

3.2.1 視頻專網路由規劃視頻專網按照用戶接入點進行子網劃分，采用靜態路由協議進行組網。安防視頻監控和生產視頻監控系統建設采用本地存儲，集中調閱的方式，在接入點將視頻流經視頻處理器處理后，保存在本地的存儲設備上，少部分重要視頻上傳至核心存儲點進行存儲；油田公司和二級單位需要調閱視頻時，通過上行鏈路上傳至匯聚交換機和核心交換機。

3.2.2 視頻專網安全規劃

在視頻網與辦公網之間部署準入控制系統，代替工業網防火墻，通過白名單準入機制，實現只有授信的終端（MAC綁定）才能接入到網絡之中，且只有合法的視頻、圖片等業務流量才能在網絡中傳輸，包含以下功能：

（1）通過應用感知功能，支持視頻流（國標GB28181、GB35114、Onvif及大華、海康、宇視的私有協議）識別數據的L4-7層協議特征與動態端口號，只允許授權的數據流及控制信令進入視頻監控系統。

（2）實現與主流監控廠家平臺的對接及聯動，建立應用感知協議庫（包含海康、大華、宇視等主流廠家IPC端發起的協議），實現IPC注冊、視頻流、音頻流、FTP/NTP服務、告警日志等應用與功能。

（3）建立IP/MAC地址準入數據庫，提取各接入IPC（網絡攝像機）的IP地址，建立IP/MAC地址準入白名單。

（4）只允許授權的IP/MAC地址認證通過，當授權終端數據流到達認證網關后，如果數據包中的IP/MAC地址在準入白名單中，則認為數據為合法視頻流，反之則為非法數據流并丟棄。

3.3 智能監控平臺建設

3.3.1 平臺架構

智能監控平臺擬采用面向服務體系（SOA）架構設計，支持B/S方式，關鍵核心模塊支持國產Linux操作系統、支持主流中間件和數據庫；采用“油田+區域”的兩級架構思路開展整體設計和建設。

（1）油田級視頻監控中心定位：在油田基地規劃建設統一的油田視頻融合服務平臺，實現對所有區域監控資源統一匯聚、管理、調度，提供各區域視頻信息的匯總、分析。

（2）區域級視頻監控中心定位：根據監控分布特點區域，規劃建設區域級視頻監控中心，實現區域視頻信息匯聚、轉發，提供區域視頻監控、管理、調度功能。

兩級視頻監控中心硬件環境按照油田現有視頻監控規模接入設計，整體架構將充分考慮后續擴展需要，后續新建和改建的視頻監控按照統一標準進行相應建設，即可實現接入。對于區域級的視頻中心建設，遵照“統一標準、分步建設、充分利舊、一地一策”的原則，擬建區域中心選擇油氣開發部主要生產單元駐地。

3.3.2 平臺功能

平臺功能包含基礎服務和融合應用兩部分：基礎服務包含資源管理、視頻操作、視頻診斷、會議管理、智能分析、信號調度、服務組件7大功能模塊；融合應用分為油田級和區域級兩級6大模塊。

表1 智能監控平臺模塊功能表

3.3.3 平臺數據架構

油田級用戶的業務處理由各區域硬件資源提供服務，區域級用戶的業務處理由本區域獨立支撐，油田和各區域業務應用產生價值數據由油田統一管理各區域分布式輸出到數據銀行。（1）設備安全管控。通過紅外熱成像技術，對重要設備設施生產運行時的溫度進行在線監測及可視化呈現，當監測數據異常時系統能自動報警，實現全天候（7×24小時）不遺漏，便于實時掌握設備運行狀態。

3.4 業務應用

（2）智能周界防范。通過視頻智能監控、入侵報警等多種技術融合，構建縱深防護體系，實現多系統一體化集成和智能聯動，保障周界和關鍵區域安全，提升安保反恐管理水平。

（3）不安全行為監控。結合油田高風險作業場景特點，采用AI識別方式，對常見的違章、違規作業行為進行監測預警（例如：未戴安全帽等）。對于尚未成熟、素材較少的AI識別需求，基于AI開放平臺進行訓練，實現AI識別算法快速迭代，能力提升。

4 結束語

針對油田視頻監控系統現狀存在的痛點和短板，本文對建設一套滿足油田未來發展的智能化視頻系統進行了深入探討。智能化視頻系統需覆蓋各油氣開發部和主要生產單元，能夠接入油田現有全部視頻業務，并預留冗余能力。系統建成后具有統一接入、統一管理、統一調度和統一分析能力，將有效助力油田安全生產、環保監控、安全維穩、應急指揮等各項業務，隨著系統建設的持續推進，必將為油田加快發展和“數字化轉型、智能化發展”提供更加堅實的信息化保障。