1、項目背景介紹
隨著大慶油田“創(chuàng)建百年油田”、“建設(shè)數(shù)字油田”目標(biāo)的確立，為了配合油田產(chǎn)能建設(shè)，開發(fā)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動采集及生產(chǎn)現(xiàn)場遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能，大慶油田通信公司對油田現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行信息化改造，建設(shè)一套集油田視頻監(jiān)控及數(shù)據(jù)傳輸為一體的油田數(shù)字化綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以大大提升生產(chǎn)系統(tǒng)自動化管理水平，提高油田采收率、增加原油產(chǎn)量、降低勞動強度、節(jié)約企業(yè)運行成本、保證工人人身安全、從而提高企業(yè)核心競爭力。
該系統(tǒng)將油井、計量間、中轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站等站點的視頻監(jiān)控信息數(shù)據(jù)集中起來，通過有線、無線或有線、無線混合的IP網(wǎng)絡(luò)，與采油廠現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡(luò)相連接，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的實時監(jiān)控和生產(chǎn)設(shè)備的遠(yuǎn)程測控。最終，實現(xiàn)對現(xiàn)有人力資源的合理調(diào)配和對整個生產(chǎn)過程的自動化管理。
2、系統(tǒng)設(shè)計要求
基于此次覆蓋范圍超過180平方公里，中心點與井區(qū)的最遠(yuǎn)距離為10公里的基本情況，針對采油廠生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，油井分布零散的實際情況，大慶油田對本次系統(tǒng)提出了如下的要求：
要具備網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)視管理功能，采用SCDMA無線接入、光纖接入、SCDMA McWiLL無線寬帶接入等多種網(wǎng)絡(luò)接入方式相結(jié)合，為全井區(qū)作業(yè)面的網(wǎng)絡(luò)攝像機提供接入;
整合污水處理區(qū)、生活區(qū)原有模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng);
實現(xiàn)井區(qū)到廠區(qū)的長距離高帶寬回傳，支持高質(zhì)量視頻圖像傳輸;
利用原有的網(wǎng)絡(luò)和新組建的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)前端網(wǎng)絡(luò)攝像機的分級、分權(quán)限集中控制管理;
系統(tǒng)先進(jìn)可靠，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。
防盜、搶原油事件，事件發(fā)生時，實現(xiàn)遠(yuǎn)程告警，油井泄露原油告警 ;
可遠(yuǎn)程指導(dǎo)作業(yè)施工與設(shè)備維修 ;
磕頭機(抽油機)正常工作過程中，突然停機，或靜止?fàn)顟B(tài)，突然啟動抽油。如果發(fā)生此類事件，中心控制室端口，要提供聲光報警(根據(jù)客戶要求，可以增加語音告警)
傳輸距離較遠(yuǎn)，且采油點可能遷移或新增，因此整個圖像監(jiān)視系統(tǒng)，要便于今后系統(tǒng)監(jiān)視網(wǎng)點擴充，預(yù)留基于Wi-Fi的語音、井下數(shù)據(jù)采集等功能的擴展;
根據(jù)客戶要求，現(xiàn)場監(jiān)視圖像壓縮后存入硬盤。作為“歷史”存放，并可以以日期、時間、監(jiān)測站點為檢索要素查詢圖像。
3、方案設(shè)計說明
3.1、油田監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備選型
1、在各作業(yè)區(qū)中轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站、注入站及配置站等站點室內(nèi)主要工作崗位安裝網(wǎng)絡(luò)紅外一體化攝像機，對生產(chǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)視。攝像機安裝室外帶雨刷除塵功能的溫控護(hù)罩避免粉塵油漬損壞攝像機;攝像機可以接入多種報警設(shè)備，當(dāng)有警情的時候，自動調(diào)用預(yù)置位，封鎖重要監(jiān)控區(qū)域，自動發(fā)出報警、聯(lián)動錄像、向上級指揮機構(gòu)發(fā)出告警提示、向相關(guān)負(fù)責(zé)人發(fā)出手機報警短信。
2、油田的抽油機、計量間、中轉(zhuǎn)站及聯(lián)合站等室外安裝網(wǎng)絡(luò)紅外高速球，對站內(nèi)全貌進(jìn)行監(jiān)視。網(wǎng)絡(luò)紅外高訴球可以設(shè)置掃描區(qū)間，在指定的區(qū)間內(nèi)按照預(yù)先設(shè)定的路徑進(jìn)行巡視。具有多路報警輸入輸出信號接口，可以外接紅外對射，通過紅外對射的開關(guān)信號觸發(fā)球機預(yù)置位，也可以外接警號觸發(fā)報警聲音;
3、配置無線網(wǎng)絡(luò)攝像機，滿足油井臨時監(jiān)控點布設(shè)的需求，可以方便的移動位置，不用重復(fù)敷設(shè)通訊線路，設(shè)備采用WEB加密方式，支持802.11b/g，可擴展802.11i，可以擴展3G模塊，滿足未來更高級的通訊方式;
4、大慶油田污水處理廠網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控產(chǎn)品線中的4路D1網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器整合原有模擬監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的功能。
5、配置小型紅外一體化網(wǎng)絡(luò)攝像機，從安全防范的角度，保障生活區(qū)內(nèi)的建筑、設(shè)備的安全、防盜、防火。
6、在采油井關(guān)鍵部位設(shè)置定點監(jiān)控攝像機，將油壓表、流量表等數(shù)據(jù)總線接入網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，利用網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的透明通道進(jìn)行傳輸。在系統(tǒng)控制中還可以接入電流電壓檢測模塊、溫度濕度檢測模塊，這些檢測模塊都可以共享網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的數(shù)據(jù)通道。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器接入本地監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
3.2、油田監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)
針對采油廠生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，油井分布零散的實際情況，通信公司將采用相應(yīng)的傳輸方式進(jìn)行混合組網(wǎng)。主要選擇傳輸方式如下：
1、SCDMA無線接入方式 ：
SCDMA是同步碼分多址的無線接入技術(shù)，它采用智能天線、軟件無線電以及自主開發(fā)的SWAP+空中接口協(xié)議等先進(jìn)技術(shù)，是一個全新的擁有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 目前，油田通信已經(jīng)構(gòu)建了SCDMA無線通信網(wǎng)，已建基站450余座，覆蓋整個油田五千多平方公里。以SCDMA無線通信網(wǎng)為依托，可以實現(xiàn)對遍布在大慶油田的無人值守機采井、計量間進(jìn)行自動檢測、數(shù)據(jù)采集和控制。
系統(tǒng)優(yōu)點
網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，已遍布整個大慶油田，尤其對偏遠(yuǎn)油田覆蓋效果非常理想，完全適合油田自動化數(shù)據(jù)采集需要;
系統(tǒng)性能穩(wěn)定，可靠性高，巡檢時間短;
系統(tǒng)具有語音、數(shù)據(jù)優(yōu)先級設(shè)置功能，可以根據(jù)用戶的需求
設(shè)定各種業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，可以令數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先于語音業(yè)務(wù)，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性、可靠性，這一點是其他運營商的網(wǎng)絡(luò)不可比擬的。
SCDMA數(shù)據(jù)通信終端具有自我檢測功能，它與外接的RTU設(shè)備具有心跳機制，在工作過程中互相監(jiān)視、互相復(fù)位。
2、光纖接入方式
光纖接入作為搭建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的一種有線接入技術(shù)，它擁有容量大、傳輸頻帶寬(可以提供100M的寬帶接入)、信號損耗低、抗干擾能力強等優(yōu)點，是油田數(shù)字化建設(shè)中傳輸技術(shù)的最佳選擇。
光纖接入方式不但可以實現(xiàn)視、音頻信號的高質(zhì)量傳輸;同時，還能保證采油礦各站點自動化采集數(shù)據(jù)的實時傳送;另外，也將為油田下一步辦公自動化建設(shè)提供寬闊的網(wǎng)絡(luò)空間。
3、SCDMA McWiLL無線寬帶接入系統(tǒng)
McWiLL無線寬帶接入系統(tǒng)是一種基于CS-OFDMA技術(shù)完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全I(xiàn)P移動寬帶無線接入系統(tǒng)，能夠提供超大容量的移動寬帶數(shù)據(jù)和移動語音業(yè)務(wù)，可以為油田野外單井的視頻監(jiān)控信息和數(shù)據(jù)采集提供無線寬帶接入方式。
McWiLL主要特點：
高容量：單扇區(qū)容量15Mbps/5MHz ，三扇區(qū)設(shè)置可以提供45Mbps;
覆蓋廣：城市覆蓋半徑1～3km, 郊區(qū)可達(dá)30km;
高帶寬：上下行總共可達(dá)3Mbps的傳輸速率;
多頻段：400M，1800M和3300MHz等不同頻率的產(chǎn)品和多頻終端;
同頻組網(wǎng)：實現(xiàn)1×1同頻組網(wǎng)，并且性能穩(wěn)定;
超大語音容量：單扇區(qū)支持雙向各300個并發(fā)信道;
上下行帶寬靈活：上下行帶寬分配比例可以靈活調(diào)整:1:7、2:6、4:4等;
安全：自主知識產(chǎn)權(quán)、多層次安全方案;
低輻射：綠色環(huán)保。
3.3、監(jiān)控中心
監(jiān)控中心包括管理服務(wù)器，數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，監(jiān)控終端，管理員操作主機。 管理服務(wù)器配有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，對監(jiān)控人員的管理、登錄、瀏覽、控制、刪除、復(fù)制、備份等的權(quán)限，及各個網(wǎng)絡(luò)攝像機的登錄、錄像、瀏覽、控制權(quán)限級別進(jìn)行統(tǒng)一管理。管理服務(wù)器還負(fù)責(zé)報警信號的處理與保存，根據(jù)預(yù)定的報警方式，準(zhǔn)確及時的對各監(jiān)視點發(fā)出的報警信號做出響應(yīng)。管理服務(wù)器是整個系統(tǒng)運行的管理核心，控制著整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的流向，提供各種數(shù)據(jù)的訪問、備份、刪除、檢索權(quán)限的設(shè)置與驗證。 數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器用于保存從各監(jiān)控點傳回的實時圖像數(shù)據(jù)，提供實時錄像、定點定時錄像和錄像數(shù)據(jù)檢索回放功能。存儲服務(wù)器可根據(jù)設(shè)置實行自動擦寫循環(huán)錄像，做到全天無人值守。 管理員操作主機主要供系統(tǒng)管理員進(jìn)行系統(tǒng)管理用，能進(jìn)行系統(tǒng)配置，數(shù)據(jù)維護(hù)，權(quán)限設(shè)置等。 監(jiān)控終端是基于 PC 的終端設(shè)備，可接收來自各監(jiān)控點送回的數(shù)據(jù)視頻流，并進(jìn)行解壓顯示。同時也可作為系統(tǒng)管理終端，通過登錄管理服務(wù)器，完成監(jiān)控管理的各項功能設(shè)定，是監(jiān)控人員與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行人機對話的一個主要設(shè)備。
在本地監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置NDVR，負(fù)責(zé)實時監(jiān)控、錄像、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集分析等任務(wù)。同時NDVR還將為遠(yuǎn)程油田系統(tǒng)總部提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，保證上級管理部門可以在遠(yuǎn)程實現(xiàn)對本地的監(jiān)控和管理。
在總部監(jiān)控中心，將設(shè)置統(tǒng)一監(jiān)管系統(tǒng)。可以有效監(jiān)管下屬各個采油站點的實時工作情況。對上傳的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行數(shù)據(jù)報表分析。管理人員也可以利用網(wǎng)絡(luò)通訊平臺和各個采油站點的工作人員進(jìn)行在線語音、文字交流。
4、主要功能特點：
1、提供完善的實時監(jiān)控、設(shè)備管理、權(quán)限控制、錄像策略、系統(tǒng)日志管理、報警系統(tǒng)管理、圖像管理、人員管理等功能。
2、通過視頻服務(wù)器I/O采集模塊，將抽油機的電流電壓、溫度濕度報警實時上傳至監(jiān)控中心，并自動形成報表，監(jiān)控數(shù)據(jù)將會保存在數(shù)據(jù)庫中，為日后分析提供依據(jù)。
3、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器可以監(jiān)測系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)。一旦超過標(biāo)準(zhǔn)值可以通過控制接口控制系統(tǒng)保護(hù)功能。同時這些報警數(shù)據(jù)將會優(yōu)先傳送到上級指揮機構(gòu)。為上級領(lǐng)導(dǎo)做出決策提供依據(jù)。
4、利用網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的雙向語音功能，通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺實現(xiàn)領(lǐng)導(dǎo)和各采油站點工作人員在線語音、文字交流。
5、前端監(jiān)控系統(tǒng)錄像策略包含定時錄像、手動錄像、報警聯(lián)動錄像、視頻移動錄像等多種錄像模式。管理員可以在重點區(qū)域重點時段啟用定時錄像功能，在報警設(shè)備防區(qū)設(shè)置報警聯(lián)動錄像功能，當(dāng)有警情的時候可以自動聯(lián)動錄像并設(shè)置報警預(yù)錄時間。
6、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)紅外攝像機和網(wǎng)絡(luò)紅外高速球可以提供高清晰的監(jiān)控畫面。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中設(shè)置有地形面貌檢索記錄，工作人員可以記錄現(xiàn)場的地形地貌，為日后的勘探提供直觀的視頻錄像文件，相關(guān)的技術(shù)參數(shù)也可以由數(shù)據(jù)庫中檢索出來。
5、 結(jié)束語
本次視頻監(jiān)控系統(tǒng)保證了油田內(nèi)部從以前粗放式管理向信息化管理的過渡，加強了對采油到輸油過程的集中管理、環(huán)境監(jiān)控以及生產(chǎn)生活細(xì)節(jié)監(jiān)控。建立包括油井遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、輸油管線泄露監(jiān)測、集輸站庫自動化監(jiān)控、污水處理、小區(qū)安防等多系統(tǒng)的監(jiān)控平臺，目的是利用該套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，保證原油開采提供各類安全保障，保證整個生產(chǎn)過程的正常運轉(zhuǎn)。
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