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天然氣監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案
一、項(xiàng)目概述：
在天然氣行業(yè)中，集配氣站、處理(凈化)廠等野外場(chǎng)所是天然氣生產(chǎn)的主戰(zhàn)場(chǎng)，其生產(chǎn)過(guò)程具有高壓、易燃、易爆、安全要求高等特點(diǎn)。尤其近年來(lái)全面推行氣田優(yōu)化簡(jiǎn)化管理后，部分天然氣生產(chǎn)氣井實(shí)現(xiàn)了無(wú)人駐站值守。為了能夠使管理者及時(shí)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)，減少生產(chǎn)管理難度；降低管理成本，提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)安全、平穩(wěn)進(jìn)行，建立一套全方位的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)圖像信息監(jiān)控系統(tǒng)是非常有必要的。
那么如何才能有效掌握這些氣井的生產(chǎn)安全狀態(tài)呢，這就需要借助于一套完整的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，它是綜合計(jì)算機(jī)IP視頻技術(shù)、視頻和音頻數(shù)據(jù)壓縮及解壓縮處理技術(shù)、互連網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、嵌入式WEB服務(wù)器技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)。通過(guò)本套系統(tǒng)便可以將各個(gè)氣井的實(shí)時(shí)圖像及數(shù)據(jù)傳回到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心，在中心便可以了解到各個(gè)前段的實(shí)時(shí)狀況，并配備有報(bào)警系統(tǒng)，可以做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，保證各個(gè)氣井穩(wěn)定運(yùn)行，安全生產(chǎn)。
本項(xiàng)目是一個(gè)氣井的智能監(jiān)控系統(tǒng)，共有100個(gè)獨(dú)立的氣井，每個(gè)氣井需要安裝一套報(bào)警系統(tǒng)和一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，具體包括2對(duì)紅外對(duì)射，用于周界報(bào)警，一臺(tái)智能中速球，用戶現(xiàn)場(chǎng)圖像的實(shí)時(shí)采集，報(bào)警系統(tǒng)不但要有本地報(bào)警功能，還需要隨視頻信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦行模谥行谋憧梢约皶r(shí)接收到個(gè)點(diǎn)的警情，便于及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。
二、設(shè)計(jì)思路
由于各個(gè)氣井地處偏遠(yuǎn)地帶，不能架設(shè)線纜，只能通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行傳輸，這就需要視頻和報(bào)警信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸；另外有兩個(gè)防區(qū)，一臺(tái)中速球，為了實(shí)現(xiàn)更好的聯(lián)動(dòng)效果，需要中速球具有預(yù)置位功能，各防區(qū)和中速球的預(yù)置位進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，當(dāng)發(fā)生警情時(shí)，可以通過(guò)中速球的預(yù)置位功能，及時(shí)捕捉到有價(jià)值的實(shí)時(shí)圖像。
所有的視頻圖像傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心后，進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，便于日后資料查詢，另外當(dāng)有報(bào)警發(fā)生的時(shí)候，除了氣井本地有警號(hào)報(bào)警外，在中心還需要有實(shí)時(shí)的監(jiān)控畫面彈出，可以更直觀的看到現(xiàn)場(chǎng)畫面；具有語(yǔ)音報(bào)警提示，同時(shí)在電子地圖上準(zhǔn)確的顯示出報(bào)警所在的位置。
三、設(shè)計(jì)方案
為了盡快建立一套集防、控、管于一體的現(xiàn)代化氣井智能監(jiān)控系統(tǒng)，加強(qiáng)相關(guān)部門管理和決策的科學(xué)性，提高工作效率，保證各個(gè)氣井安全運(yùn)營(yíng)，為管理人員對(duì)臨時(shí)突發(fā)事件提供科學(xué)的決策依據(jù)，特針對(duì)此項(xiàng)目需求，作出一套完整的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控管理方案。
本套方案是基于興安達(dá)的網(wǎng)絡(luò)視頻綜合管理平臺(tái)，利用無(wú)線網(wǎng)橋而設(shè)計(jì)的一套網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)，它主要分為視頻采集、編碼傳輸、網(wǎng)絡(luò)視頻集中管理和報(bào)警聯(lián)動(dòng)四個(gè)部分。
3.1、視頻采集部分：
視頻采集部分就是指安裝在前端的興安達(dá)高清攝像機(jī)，他們安裝在各個(gè)氣井的適當(dāng)位置，用于監(jiān)控氣站的整體情況，在此我們選用興安達(dá)150米7寸陣列紅外中速球攝像機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)，便于快速跟蹤；內(nèi)置650線高清低照度一體攝像機(jī)，22倍變焦，彩色轉(zhuǎn)黑白；自帶150米陣列紅外燈，晚上或光線暗的時(shí)候，自動(dòng)開啟，同時(shí)攝像機(jī)自動(dòng)切換到黑白狀態(tài)；全金屬外殼，防塵、防水，可直接用于室外安裝，做到24小時(shí)全天候監(jiān)控。
另外設(shè)備還具有128個(gè)預(yù)置位功能，可以預(yù)設(shè)多個(gè)預(yù)置位對(duì)應(yīng)多個(gè)防區(qū)，可以手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)用預(yù)置位，便于各個(gè)防區(qū)間快速切換。
所有的攝像機(jī)輸出的均為模擬信號(hào)，需接入網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)視頻遠(yuǎn)程傳輸。
3.2、編碼傳輸部分：
編碼傳輸部分也就是視頻信號(hào)由模擬轉(zhuǎn)為數(shù)字，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心的部分，在此項(xiàng)目中，由于各個(gè)氣井地處偏遠(yuǎn)，不宜架設(shè)線纜，因此，在模擬攝像機(jī)旁邊放置一臺(tái)興安達(dá)的單路網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器，其自帶四路報(bào)警信號(hào)輸入，兩路報(bào)警信號(hào)輸出�？梢詫z像機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào)以及兩個(gè)防區(qū)的報(bào)警信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋?qū)⒏鳉饩囊曨l信號(hào)和報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心。
網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器本身具有字符疊加功能，在攝像機(jī)將實(shí)時(shí)圖像接入到網(wǎng)絡(luò)編碼器的時(shí)候，編碼器便可以針對(duì)此路視頻的信息進(jìn)行手動(dòng)標(biāo)注，并以字符疊加的方式，將帶有字符的畫面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳回到網(wǎng)絡(luò)視頻綜合管理平臺(tái)，這樣在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)
控中心所顯示的圖像，可同時(shí)顯示相應(yīng)的必要信息，如各氣井名稱，攝像機(jī)編號(hào)、通道名稱、日期及時(shí)間等字符，并可用簡(jiǎn)體漢字顯示。
3.3、網(wǎng)絡(luò)視頻集中管理部分：
網(wǎng)絡(luò)視頻集中管理軟件是整個(gè)系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的指揮中心。所有的網(wǎng)絡(luò)視頻信號(hào)機(jī)報(bào)警信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心，通過(guò)興安達(dá)的網(wǎng)絡(luò)視頻集中管理軟件納入到網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)中，本套系統(tǒng)平臺(tái)主要包括以下幾個(gè)部分：
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1）、認(rèn)證服務(wù)器：
認(rèn)證服務(wù)器也就是資源管理數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，它是整個(gè)視頻管理平臺(tái)的核心，主要包括其他各個(gè)服務(wù)器的登錄認(rèn)證，各前端設(shè)備和用戶的接入認(rèn)證等，有專門的一個(gè)配置管理中心程序進(jìn)行配置管理，可以在同一臺(tái)機(jī)器上，也可以在其他機(jī)器上進(jìn)行遠(yuǎn)程配置管理。有了認(rèn)證服務(wù)器，其優(yōu)勢(shì)如下：
（1）、網(wǎng)絡(luò)安全性提高
外界通過(guò)平臺(tái)訪問設(shè)備，首先訪問的是認(rèn)證服務(wù)器，只有通過(guò)認(rèn)證服務(wù)器認(rèn)為是合法用戶后，才能根據(jù)其相應(yīng)權(quán)限轉(zhuǎn)到相應(yīng)的流媒體服務(wù)器或設(shè)備。
（2）、設(shè)備便于管理
如果需要添加刪除前端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的話，只需要通過(guò)配置管理中心在認(rèn)證服務(wù)器中添加或刪除就可以了，其他都不需要改動(dòng)，各個(gè)用戶根據(jù)自己的權(quán)限，自然
就可以看到或看不到新增加的設(shè)備。
（3）、用戶便于管理
如果想增加一個(gè)用戶，刪除一個(gè)用戶或者更改一個(gè)用戶的權(quán)限或密碼，只需要通過(guò)配置管理中心在認(rèn)證服務(wù)器中直接更改就可以了，不會(huì)涉及到其他操作，即使原有用戶離職，本套系統(tǒng)還是非常安全。
2）、流媒體服務(wù)器
流媒體服務(wù)器具有轉(zhuǎn)發(fā)和存儲(chǔ)功能，它主要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)前端合法的設(shè)備給合法的網(wǎng)絡(luò)用戶，它還具有組播功能，就是把前端的同一路圖像分成幾份，轉(zhuǎn)發(fā)給多個(gè)用戶，不會(huì)增加前端設(shè)備到中心的帶寬。如果需要的話，還可以實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。
3）、報(bào)警服務(wù)器
報(bào)警服務(wù)器是用于接收、管理、轉(zhuǎn)發(fā)前端設(shè)備發(fā)送過(guò)來(lái)的開關(guān)量報(bào)警或移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警信號(hào)的，通過(guò)報(bào)警服務(wù)器的設(shè)置，可以分配各個(gè)用戶接收、處理報(bào)警信息的權(quán)限，設(shè)置接收到報(bào)警信息之后的聯(lián)動(dòng)功能，例如：當(dāng)接收到一個(gè)報(bào)警信號(hào)后，可以將相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)畫面彈出到指定的一個(gè)或多個(gè)用戶的客戶端窗口，同時(shí)可以啟動(dòng)報(bào)警聲音，啟動(dòng)備份錄像，打開現(xiàn)場(chǎng)燈光等操作；值班人員雙擊報(bào)警信息，便可以顯示出預(yù)先設(shè)置好的防區(qū)信息，包括報(bào)警等級(jí)、緊急預(yù)案、相關(guān)負(fù)責(zé)人的聯(lián)系電話等，方便值班人員迅速作出反應(yīng)。
4）、客戶端軟件：
興安達(dá)集中管理平臺(tái)客戶端軟件分為三個(gè)模塊：一個(gè)是用戶瀏覽前端圖像，同時(shí)也可以遠(yuǎn)程監(jiān)聽、遠(yuǎn)程監(jiān)看、遠(yuǎn)程錄像、遠(yuǎn)程回放、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程配置管理、接收或上報(bào)報(bào)警信息、打開電子地圖等功能比較全的客戶端軟件，最多可以同時(shí)顯示100個(gè)畫面；還有一個(gè)是專門用于接收?qǐng)?bào)警的客戶端軟件，平時(shí)不瀏覽前端圖像，只是前端有報(bào)警的時(shí)候，彈出報(bào)警畫面，啟動(dòng)報(bào)警聲音等；另外一個(gè)就是電子地圖客戶端，用于報(bào)警的時(shí)候，彈出電子地圖，顯示監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)際位置。此三個(gè)客戶端模塊功能各不相同，可以根據(jù)用戶的時(shí)間需求，選擇啟動(dòng)相應(yīng)的客戶端模塊。 5）、WEB服務(wù)器：
有的用戶覺得走到別處，安裝客戶端軟件不方便，那么啟動(dòng)WEB服務(wù)器，便可以隨時(shí)通過(guò)IE登錄認(rèn)證服務(wù)器就可以了，權(quán)限和客戶端是一樣的，可以瀏覽、回放任意通道畫面。還具有電子地圖功能，看到各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位的具體位置。
6）、數(shù)字矩陣服務(wù)器
數(shù)字矩陣服務(wù)器就是將前端的任意畫面可以自由切換到電視墻上放大顯示，可是實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)切換，方便值班人員更直觀的了解到現(xiàn)場(chǎng)的情況。
3.4、報(bào)警聯(lián)動(dòng)部分：
由于各個(gè)氣井的安全性比較重要，包括設(shè)備的運(yùn)行安全和非法入侵者的人身安全，這就需要在變電站安裝一套入侵報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)有人非法闖入時(shí)，除了本地發(fā)生報(bào)警信號(hào)外，還可以及時(shí)向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
針對(duì)此項(xiàng)目，設(shè)計(jì)安裝2對(duì)對(duì)射，防止有人非法闖入。將兩個(gè)防區(qū)的報(bào)警信
號(hào)直接接入興安達(dá)的單路視頻編碼器，并通過(guò)視頻編碼器可以設(shè)置和中速球的預(yù)置位聯(lián)動(dòng)，即當(dāng)防區(qū)觸發(fā)報(bào)警后，中速球可以自動(dòng)移動(dòng)到預(yù)置位，及時(shí)捕捉警情圖像，通過(guò)編碼器的報(bào)警輸出可以觸發(fā)本地的聲光警號(hào)，用戶警示入侵者，保證設(shè)備及人身安全。
編碼器在觸發(fā)本地報(bào)警的同時(shí)，還通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信號(hào)傳送到監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)彈出報(bào)警畫面、啟動(dòng)聲音報(bào)警輸出、準(zhǔn)確的在電子地圖中顯示出具體報(bào)警位置等一系列報(bào)警信息，用于提示值班人員及時(shí)注意，采取相應(yīng)措施。
所有的報(bào)警系統(tǒng)采用常閉信號(hào)傳輸，具有防拆、防破壞功能。
四、系統(tǒng)功能特點(diǎn)
(1) 監(jiān)控界面采用中文WINDOWS的通用操作界面，提供了在線中文幫助。能對(duì)系統(tǒng)各監(jiān)控對(duì)象命名和編號(hào)，并能通過(guò)對(duì)象名稱對(duì)對(duì)象進(jìn)行操作。
(2) 運(yùn)行維護(hù)人員可對(duì)任一路攝像機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)視角、方位、焦距、光圈、景深的調(diào)整；對(duì)于球形攝像機(jī)或帶預(yù)置位的云臺(tái)，操作人員可對(duì)預(yù)置位進(jìn)行操作，預(yù)置位可定義。
(3) 能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)鏡頭、云臺(tái)、雨刮器動(dòng)作，以及燈光照明設(shè)備開和關(guān)。
(4) 一機(jī)同屏顯示多路畫面�？梢詫�(shí)現(xiàn)1路、4路、9路、16路，最高可到100路的一機(jī)同屏顯示。
(5) 可以實(shí)現(xiàn)按站輪巡、按站內(nèi)攝像機(jī)輪巡、按預(yù)置位輪巡等多種輪巡方式，用戶可自定義輪巡方案，輪巡時(shí)間可設(shè)定。能夠自動(dòng)巡查各站端，及時(shí)發(fā)現(xiàn)站端故障。
(6) 幀速率、碼流、圖像分辯率可通過(guò)軟件操作界面手工設(shè)定其參數(shù)，也可按預(yù)先設(shè)定的方案自動(dòng)調(diào)整幀、分辯率等參數(shù)以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化。
(7) 可以選取任意變電站進(jìn)行通話和監(jiān)聽，可實(shí)現(xiàn)與站端的語(yǔ)音對(duì)講（全雙工），無(wú)需占用額外帶寬，無(wú)需另外布線。
(8) 通過(guò)軟件方式實(shí)現(xiàn)視頻通道的字符疊加，疊加字符可靈活設(shè)定。
(9) 具有多種錄像方式，錄像方式可自定義。錄像時(shí)將告警點(diǎn)信息與圖像后進(jìn)行存放，回放時(shí)將顯示上述信息；進(jìn)行圖像歷史查詢時(shí)，可根據(jù)告警點(diǎn)信息檢索與之相關(guān)的圖像。
(10) 在并發(fā)告警時(shí)，系統(tǒng)能夠全部接收，依次報(bào)警，不會(huì)丟失報(bào)警信息。
(11) 實(shí)現(xiàn)當(dāng)前告警查詢、告警歷史查詢、錄像歷史查詢、操作歷史查詢等。
(12) 可遠(yuǎn)程設(shè)定布防、撤防策略，并按預(yù)先設(shè)定的策略自動(dòng)進(jìn)行布防或撤防。
(13) 在電子地圖上可直觀地顯示攝像機(jī)、球機(jī)、防盜報(bào)警等設(shè)備的位置及有效范圍及報(bào)警狀態(tài)。
(14) 提供了時(shí)間同步功能，系統(tǒng)各部分時(shí)間以服務(wù)器時(shí)間為準(zhǔn)，實(shí)時(shí)校對(duì)，保持了時(shí)鐘的同步，精確度為毫秒級(jí)。
(15) 能夠預(yù)先設(shè)定或保存各站端信息于監(jiān)控中心的服務(wù)器上，方便施工和維護(hù)。
(16) 支持軟件遠(yuǎn)程升級(jí)。
(17) 監(jiān)控系統(tǒng)具有基于權(quán)限概念的分級(jí)監(jiān)控功能，高優(yōu)先級(jí)權(quán)限的操作員能搶占低優(yōu)先級(jí)權(quán)限的控制權(quán)，但不影響后者的瀏覽權(quán)。操作控制具有唯一性，同一時(shí)刻只允許一個(gè)操作人員控制同一控制對(duì)象。
(18) 具有嚴(yán)格的密碼驗(yàn)證機(jī)制以及用戶權(quán)限管理功能，根據(jù)工作性質(zhì)可對(duì)每個(gè)用戶賦予不同的權(quán)限等級(jí)，權(quán)限可設(shè)定。
(19) 系統(tǒng)能對(duì)用戶登錄、操作控制等所有重要的操作進(jìn)行記錄，可對(duì)操作記錄進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)，所有操作記錄具有不可刪除和不可更改性。
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