視頻監(jiān)控平臺(tái)在長(zhǎng)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(jìn)一步落實(shí)中石油集團(tuán)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(kāi)發(fā)了中國(guó)石油視頻監(jiān)控平臺(tái)在長(zhǎng)慶鉆井總公司的集成應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)慶鉆井生產(chǎn)數(shù)據(jù)和視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的融合，解決低帶寬條件下作業(yè)隊(duì)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(duì)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(fēng)險(xiǎn)。本文以中國(guó)石油視頻監(jiān)控平臺(tái)在長(zhǎng)慶鉆井總公司的集成應(yīng)用為例，深入探究了作業(yè)隊(duì)視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在中國(guó)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?cái)?shù)據(jù)多源頭的問(wèn)題，實(shí)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(tái)。當(dāng)前，長(zhǎng)慶鉆井總公司使用的平臺(tái)卡頓，不出圖，川慶監(jiān)控平臺(tái)圖像堆集、模糊，嚴(yán)重影響抓糾違章和及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，導(dǎo)致鉆井施工現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)慶區(qū)域井隊(duì)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(jí)中石油川慶視頻監(jiān)控系統(tǒng)。另外，長(zhǎng)慶區(qū)域生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)沒(méi)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(yùn)行、應(yīng)急搶險(xiǎn)提供遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)鉆井隊(duì)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(shí)施中國(guó)石油視頻監(jiān)控平臺(tái)和長(zhǎng)慶鉆井作業(yè)隊(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的集成研究和升級(jí)改造。因此，本文制定了鉆井隊(duì)工業(yè)視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案，構(gòu)建了專(zhuān)業(yè)的設(shè)備設(shè)施、管理辦法，并完成了該項(xiàng)目作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與配套實(shí)施。經(jīng)過(guò)應(yīng)用，有效提升了鉆井工程作業(yè)井場(chǎng)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?jī)?nèi)容

通過(guò)集成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸、后端音視頻遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)了川慶視頻監(jiān)控系統(tǒng)在長(zhǎng)慶區(qū)域的融合集成與應(yīng)用。井隊(duì)實(shí)時(shí)工況、井號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)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(wèn)題，并開(kāi)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(shí)，我們研究了監(jiān)控管理平臺(tái)系統(tǒng)控制作業(yè)隊(duì)視頻碼流路數(shù)的方法，實(shí)現(xiàn)了鉆井隊(duì)在低帶寬條件下作業(yè)隊(duì)監(jiān)控視頻的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，解決了圖像卡頓、不出圖的問(wèn)題，完成了作業(yè)隊(duì)實(shí)時(shí)視頻的業(yè)務(wù)整合與數(shù)據(jù)共享。

3前端井場(chǎng)NVR設(shè)備參數(shù)優(yōu)化

鉆井隊(duì)利用4G和衛(wèi)星通信設(shè)備把前端井場(chǎng)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(yán)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(jí)后端平臺(tái)管理系統(tǒng)

4.1視頻并發(fā)數(shù)量限制

目前，長(zhǎng)慶鉆井總公司井場(chǎng)視頻主要依托中石油衛(wèi)星鏈路實(shí)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(tái)硬盤(pán)錄像機(jī)視頻并發(fā)回傳數(shù)量過(guò)多時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁堵、嚴(yán)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(zhǎng)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(guò)配置文件，將所有井場(chǎng)視頻回傳數(shù)量統(tǒng)一設(shè)置為某個(gè)固定的值，即同一時(shí)間只允許3-5路視頻回傳，如后端多個(gè)用戶(hù)預(yù)覽同一臺(tái)硬盤(pán)錄像機(jī)的不同視頻通道，總的視頻回傳數(shù)量超過(guò)設(shè)置的數(shù)量時(shí)，客戶(hù)端給出以下提示信息，如圖2所示。

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)慶區(qū)域視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)增加視頻并發(fā)數(shù)量限制的功能和在井場(chǎng)4G和衛(wèi)星信號(hào)特別弱的情況下，仍然能夠成功將作業(yè)隊(duì)工業(yè)視頻信號(hào)傳回西安數(shù)據(jù)中心。該系統(tǒng)解決了作業(yè)隊(duì)在低帶寬模式下的工業(yè)音視頻遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，并優(yōu)化了視頻傳輸時(shí)的抗干擾技術(shù)。同時(shí)，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(tái)以及長(zhǎng)慶鉆井總公司RTOC系統(tǒng)的融合與集成。

4.2完成井隊(duì)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（工況、井號(hào)）等數(shù)據(jù)和監(jiān)控平臺(tái)的融合集成

由于鉆井隊(duì)施工頻繁搬遷的特點(diǎn)，井場(chǎng)施工工況需要及時(shí)同步到視頻監(jiān)控系統(tǒng)，便于視頻監(jiān)控用戶(hù)及時(shí)掌握鉆井施工進(jìn)度。本方案計(jì)劃由視頻監(jiān)控系統(tǒng)每天早上6點(diǎn)—中午12點(diǎn)，每隔一小時(shí)主動(dòng)從“工程作業(yè)智能支持系統(tǒng)”查詢(xún)一次當(dāng)日所有井隊(duì)的井號(hào)和工況，并將工況信息疊加到客戶(hù)端對(duì)應(yīng)的井號(hào)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(dāng)日工況查詢(xún)接口

請(qǐng)求方式：HttpPost

5系統(tǒng)架構(gòu)

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

定制的長(zhǎng)慶鉆井視頻監(jiān)控客戶(hù)端系統(tǒng)分為系統(tǒng)配置、外掛程序，重新登錄，斷開(kāi)聯(lián)接，升級(jí)配置、視頻預(yù)覽、錄像檢索、報(bào)警管理、電視墻、事件列表、設(shè)備控制、圖像效果、預(yù)置點(diǎn)、場(chǎng)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(bào)警參數(shù)、點(diǎn)位分組、語(yǔ)音對(duì)講、球機(jī)鍵盤(pán)、快揵操作等功能。

后臺(tái)管理層包括視頻設(shè)備信息、用戶(hù)信息、錄像存儲(chǔ)、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(hào)、設(shè)備信息、通道信息；數(shù)據(jù)互訪(fǎng)層包括數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象、數(shù)據(jù)庫(kù)、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(hù)、統(tǒng)一權(quán)限、統(tǒng)一資源、日志檢索、聯(lián)動(dòng)管理、存儲(chǔ)服務(wù)、網(wǎng)管服務(wù)、大屏控制、消息總線(xiàn)、設(shè)備檢測(cè)、其他應(yīng)用；業(yè)務(wù)執(zhí)行層包括可視對(duì)講、視頻監(jiān)控；系統(tǒng)表現(xiàn)層包括客戶(hù)端、瀏覽器等。

進(jìn)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(duì)地處偏僻荒涼山區(qū)，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)很弱，為了該系統(tǒng)能在低帶寬下正常運(yùn)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(dòng)選擇傳輸監(jiān)控多少路視頻，實(shí)現(xiàn)了能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的動(dòng)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(kāi)放，用戶(hù)可隨需應(yīng)變的定制系統(tǒng)應(yīng)用，后臺(tái)平臺(tái)管理子系統(tǒng)支持軟件集成的開(kāi)放式API，支持第三方管理平臺(tái)接入，支持GB/T28181協(xié)議，支持標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（ONVIF、PSIA、CGI）[4]。

6.3定制長(zhǎng)慶鉆井視頻監(jiān)控平臺(tái)

長(zhǎng)慶鉆井視頻監(jiān)控平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)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(guò)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(fǎng)問(wèn)、配置和管理；支持一對(duì)多實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程音視頻監(jiān)控、前端作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)服務(wù)器存儲(chǔ)、后臺(tái)錄像存儲(chǔ)以及CVR存儲(chǔ)、回放、AI分析等功能[5]。

7結(jié)束語(yǔ)

該視頻集成系統(tǒng)集現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、視頻數(shù)據(jù)傳輸、后端音視頻遠(yuǎn)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(zhǎng)慶鉆井西安總部和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)之間的視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互，有效解決了在不同網(wǎng)絡(luò)帶寬條件下后臺(tái)支持中心對(duì)鉆井作業(yè)隊(duì)的技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)慶總部與項(xiàng)目部的資源共享、業(yè)務(wù)整合與聯(lián)動(dòng)管理。本項(xiàng)目加快了對(duì)作業(yè)隊(duì)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(duì)運(yùn)行的便捷性和有序性。該系統(tǒng)已經(jīng)在長(zhǎng)慶鉆井總公司所有井隊(duì)推廣使用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源頭采集，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)運(yùn)行，信息資源共享。期待長(zhǎng)慶鉆井視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控的應(yīng)用能為中國(guó)石油行業(yè)推廣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控集中管理提供新舉措、新思路，助推中國(guó)石油數(shù)智化轉(zhuǎn)型，高質(zhì)量發(fā)展。