无线视频（海上石油平台）监控系统的建立

  　　介绍了埕岛油田无线视频监控系统，提出了在自然环境恶劣的条件下实施无线视频监控系统的必要性和给安全生产带来的益处，并对分步式无线视频监控系统的特点进行了阐述。

    　　埕岛油田位于渤海湾南部浅海、极浅海水域，年产原油200×104t，现有钻井平台8座、采油平台70余座，作业平台4座，是我国最大的浅海油田。海上采油平台自然环境条件恶劣，多风浪，气候潮湿，为保护作业人员的安全，平台实施了自动化管理，各平台工作人员已逐渐撤离。为使海上采油中心平台上的值班人员能实时监控到其它分平台上的现场情况，掌握各井组、单井平台的工作及安全情况，随时发现事故隐患并快速做出反应，及时处理，我们建立了海上石油平台无线视频监控系统。
 
　本系统由中心平台和分平台两在部分组成，中心控制室设在中心平台，系统的中心控制部分包括视频服务器、监控主机、交换机、设备控制系统、基站微波设备、中心网络系统、图形处理和管理系统；分平台共有十余座，分平台的监视点设在平台的安全出入口及井组平台重要位置，每个分平台设置三个监控摄像机，其中一台带有云台控制。一套分站微波传输设备（有的需要中继设备），一套图像采集和报警系统，系统安装在一套三防控制机柜中。

    　　本系统利用各分平台的摄像机进行视频采集，采集的图像由视频监控机的图像处理系统进行数字化，并由专用压缩软件进行压缩，压缩后的数字图像由无线扩频微波设备传送到中心平台的网络交换机，接收到的数字信号经交换机传到视频服务器，视频服务器的图像处理软件对接受到的数字信号进行解压、分析、处理，并将图像在显示器上显示，视频可按照要求进行1路、2路、4路或8路实时显示。视频服务器可将数字信号存储到硬盘或其他存储介质上。已经存储的图像信息可进行检索和回放，系统还建立了安全保密的系统黑匣子。视频服务器采用了Browse/Server(B/S)结构，其主要设备有视频服务器、WEB服务器、数据库服务器。视频服务器的主要作用是自动地或在请求时递送实时的视频到浏览器或运行在网络上的其它程序，网络中的计算机可以通过视频服务器浏览实时的视频图像。软件管理系统可根据需求对操作人员进行管理，具有相应权限的工作人员进入主服务器控制页面后，不仅可以浏览Web视频，还可对云台进行调整和控制。

　　1 图像传输过程

    　　摄像机将采集到的模拟信号传输到编解码器，编解码器按H.261协议将模拟信号转换为数字信号，通过压缩传至扩频微波设备，扩频微波设备将此信号传到中心平台。中心平台的扩频微波设备将收到的数字信号通过通信控制器（工控机）的信号处理软件解压，信号控制器对传送过程进行控制，信号控制器对传送过程中出现的误码进行纠错或反馈处理以保证传输质量。通信控制器将数字图像信号经由中心平台局域网传送给图像处理器（工控机），经过图像处理软件的处理，由图像处理器对数字图像处理结果进行报警和存储处理。信息的传送是通过串行方式进行的，因此需通过串/并转换器将串行信号转换成并行信号，传给编解码器。由编解码器将数字图像转化成模拟图像以便于显示和切换控制，此模拟信号经切换矩阵，对多路信号进行切换后送到显示墙显示。

    　　2 报警控制过程

    　　图像处理器通过图像对比法，对采集到的监控图像进行比较，按用户根据实际需求设定的判断标准判定是否报警。报警采用声光报警方式。报警同时图像处理器通过控制切换矩阵将报警点图像显示在显示墙的指定位置和图像处理器的显示器上。现场值班员可通过控制键盘对云台、镜头进行遥控，保证对报警现场的跟踪监控。同时图像处理器自动启动录像系统将现场情况进行记录。正常报警后自动停止，报警也可以由现场值班员手动关闭。

　　为了保证各平台足够的传输带宽及稳定的传输质量，本系统组网拓扑结构采用设立分中心多级辐射覆盖所有平台（见图1）。距离较远的平台图像经分中心再传到中心平台。

   　　图1 组网拓扑图

    　　系统组成逻辑图见图2。

    　　图2 系统组成逻辑图

   a)埕岛油田采油平台安全监控系统的方案设计主要是图像系统的传输设计。根据埕岛油田采油平台安全监控系统的组成，结合埕岛油田通信系统现状，埕岛油田采油平台安全监控系统的图像系统传输只能采用无线传输方式。

    　　b)在项目设计时不仅要考虑到系统本身设计的合理性，还要考虑到生产单位采油平台的行政管理模式。因此，系统组网方式及图像传输路线要根据生产单位的实际情况来确定。

    　　c)为了保障设备的使用寿命，系统设备应能够在比较好的工作环境下运行，采用了具“三防”功能的恒温机柜，但考虑到石油平台的安全性，对恒温机柜进行密封防防爆处理。

    　　d)系统充分考虑在海洋开发公司系统的试验过程和结果。

    　　e)设备分为微波传输，摄像监视、中央总控三部分，选择目前技术先进，性能优良的产品，确保最优性能价格比。

    　　f)充分考虑传输系统的可扩展性。

    　　g)设备选择充分考虑防爆和海上“三防”要求，应满足平台安装构筑件的安全性。

  a) 该系统可以使管理人员在中心控制室观察到远端被监控点现场的情况，如非法人员入侵和火灾发生等。

    　　b)中心监控室里的人员除了可以从监视器上随时看到现场情况外，还可以根据自动提示警报灯的状态了解发生情况的具体位置及报警类型。

    　　c)管理人员可通过系统键盘控制发生警报监控点的云台方向，摄像机的镜头和焦距，以便在中心控制室就能清楚地了解现场发生的情况，同时启动长延时录像机记录现场情况，以便日后查询。

    　　d)该系统远端监控点选用低照度型号的摄像机，在仅有星光或月光的时候都能清晰呈像，另外加有船用照明灯，其开关由中心控制室中管理人员控制。

    　　e)该系统在监控分站和中心控制室之间使用扩频微波通信系统传输数据及图像，室外使用的设备具有防爆，船用功能。

    　　如发生意外情况，系统分平台立刻传送图像至中心平台，监控主机显示报警画面，同时进行录像。监控主机随时可以对分平台的图像录像进行回放和检索。可以自动报警，便于管理人员及时处理。整套系统有很多的可扩展性、可靠性和安全性，能够实现海上石油平台监控的目的。

　1 图像处理及解码器技术

    　　此套图像处理及监控（客户端）系统将各采油平台的2路摄像机采集到的模拟信号同时传输到视频监控机，视频监控机按图像编码协议将模拟信号进行压缩编码转换为数字信号，并打成IP包传至微波设备。同时还将压缩编码后的数字信号，存储到本地平台的硬盘，为系统建立了安全保密的系统黑匣子功能，当硬盘内间存满后，视频监控机将按照先进先出的原则自动清理先前存储的图像信息。分平台的微波设备将所接受到数字信号传至中心平台。

    　　2 链路传输技术

    　　采用传输频率为5.8G的微波设备。该系统采用美国的Eestern Multiplex的Mbps、5.8G一点对多点微波设备，海上实际使用带宽几乎达到20bpa，图像传输每路占用最多512K，一个平台两个摄像机占用约1.0M,2路数据2×64K,2路2×64K话音，384K的会议视频通，采油平台图像、数字和语音传输约需要2M带宽。

    　　3 微波网络传输系统

    　　传输系统包括扩频微波设备、天线、馈线、避雷器、放大器等。主要完成图像和控制信号传输功能。微波网络传输系统具有完善的网络管理软件；频段：2.4G或5.8G；工作协议：动态按需分配VTDMA；可实现诊断功能；具备灵活的组网扩容方式。为了今后易于系统扩容，中心站采用多套扇区天线和多套微波设备，可以覆盖所有接受方向，系统扩容只需要分站增加一套分站设备就可完成扩容任务，大大节省了二次投资。

　本系统2001年通过国家级船级检验社天津船级检验社的检验。整套设备保证在恶劣的环境下安全可靠的运行，技术先进。

    　　系统的核心之一采用具有国际领先水平的图像编解码器。图像编码器可以把标准的NTSC/PAL数据流编码成10Kbits/s（数据流量小）到1 Mbits/s（图像质量最好）大小的数据流，能够极大限度地节约带宽；同时可以编码声音信号，提供完整的场景；图像编码器还提供了控制信号的透明通道来控制远端摄像机。

    　　具备良好的扩展前景。对于无线网络的组网方案充分考虑了未来系统的扩充需要，所选无线组网设备具有组网灵活、扩容方便的优点。