張偉 寧曉波 蔣能記

[摘 ? ?要] 油田生產具有點多、線長、面廣的特點，以人工管理為主的傳統(tǒng)開發(fā)模式，無法實現(xiàn)24小時全天候的生產、環(huán)保、安全有效管控。視頻監(jiān)控作為安全生產重要輔助措施，分析識別需要人工實現(xiàn)，數據量大、工作強度高且容易出錯。運用視頻算法對視頻內容進行智能分析，通過提取視頻中關鍵信息，進行標記或者相關處理，并形成相應事件和告警，是智能可視化在油田安全生產中的研究方向。

油田安全生產智能可視化系統(tǒng)由前端子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)和后端子系統(tǒng)構成;系統(tǒng)在不同場景中預設不同的報警規(guī)則，一旦目標在場景中出現(xiàn)了違反預設規(guī)則的行為，系統(tǒng)會自動報警，用戶可以通過點擊報警信息，實現(xiàn)報警的場景重現(xiàn)并采取相關措施。

油田安全生產智能可視化系統(tǒng)隨著技術發(fā)展與自適應學習，系統(tǒng)結構不斷優(yōu)化，功能逐漸完善，可以針對核心的應用需求制定特定的解決方案，使用專用的產品提高性能，全面參與油田生產安全管理。

[關鍵詞] 視頻監(jiān)控;智能分析;生產安全;可視化

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 23. 022

[中圖分類號] F273;TP311 ? ?[文獻標識碼] ?A ? ? ?[文章編號] ?1673 - 0194（2019）23- 0051- 02

0 ? ? ?前 ? ?言

油田生產主要分布在廣袤的戈壁荒漠中，環(huán)境惡劣，油區(qū)關鍵設施多，分布零散，需大量人員進行管控。近年來，油田企業(yè)對安全生產的要求不斷提升，人工管理模式無法24小時全天候管控生產現(xiàn)場的環(huán)保、安全，重要信息易漏報，無法及時發(fā)現(xiàn)、預警安全生產事故、環(huán)境污染，事件處理反應滯后，事件發(fā)生后人工溯源困難、效率低。視頻監(jiān)控作為安全生產重要輔助措施，在油區(qū)重點站庫、關鍵工藝環(huán)節(jié)等區(qū)域被大量使用。傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻內容的分析識別等動作需要人工實現(xiàn)，數據量大、工作強度高且容易出錯。

如何應用智能視頻分析，從海量的數據中提取有價值的數據以及如何利用這些數據，實現(xiàn)油田安全生產可視化，對生產、作業(yè)過程進行實時監(jiān)控、預警，減少安全、環(huán)保事故發(fā)生概率，是智能可視化應用在油田安全生產管理中的研究方向。

1 ? ? ?系統(tǒng)總體設計

1.1 ? 智能可視化技術現(xiàn)狀

目前主流的智能可視化分析手段主要包括：識別類分析、行為類分析、診斷類分析以及圖像處理類分析。其中，識別類分析與行為類分析是智能分析動作，診斷類與圖像處理類分析是提高分析結果準確性的手段。

行為類分析基于建模技術，有背景建模（著重于背景模型偏離的變化）和模式建模（著重于已知目標模型的變化）兩種形式，主要應用在動態(tài)場景;識別類分析基于特征識別技術，通過圖像識別、幀間對比等方式實現(xiàn)車牌、人臉識別，主要應用在靜態(tài)場景;診斷類分析，主要指視頻質量診斷，應用在視頻終端設備狀態(tài)監(jiān)測，當出現(xiàn)雪花、偏色、云臺失控等故障時，進行故障分析報警;圖像處理分析主要判斷采集的圖像效果，通過視頻增強手段，如降噪、去霧、銳化和矯正等，提高圖像質量。

1.2 ? 智能可視化系統(tǒng)架構

智能可視化系統(tǒng)物理結構由前端子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)和后端子系統(tǒng)構成。前端子系統(tǒng)主要包括各類智能攝像機，傳輸子系統(tǒng)為有線和無線網絡傳輸資源，后端子系統(tǒng)則為NVR、應用服務器、分析服務器、流媒體服務器及大屏幕系統(tǒng)構成。系統(tǒng)結構如圖1所示。

1.3 ? 智能可視化分析流程

（1）加載算法過程。系統(tǒng)運行前，對視頻分析算法的具體參數進行設置，如分析的模式、覆蓋的區(qū)域、過濾目標要求等信息加載寫入視頻分析系統(tǒng)中，系統(tǒng)按照設定的參數運行。

（2）背景建模與更新。視頻分析啟動后，系統(tǒng)首先開展背景學習，并建立背景模型，完成后系統(tǒng)不斷進行自我維護及優(yōu)化，更新背景圖像。

（3）目標提取與跟蹤。建模完成后，系統(tǒng)根據設置的參數標準提取并跟蹤目標，利用背景減除法即當前圖像與背景圖像的差分來檢測出前景圖，它是視頻分析的關鍵和主要環(huán)節(jié)。

（4）目標分類與識別。系統(tǒng)通過模型培訓，利用已知的目標特征進行訓練，對之前提取并跟蹤的目標進行辨識、比對和匹配，從而對目標進行識別和分類。

（5）行為判斷與報警。有了前景建模、目標跟蹤、軌跡建立和識別分類等過程，視頻分析即可利用以上過程的結果，根據目標出現(xiàn)的時間、地點、速度、大小和停留時間等因素，結合事先設置的行為規(guī)則，實現(xiàn)視頻分析和報警觸發(fā)的過程，這也是整個系統(tǒng)的關鍵過程。

2 ? ? ?系統(tǒng)功能應用

2.1 ? 在重點工藝環(huán)節(jié)中的應用

2.1.1 ? 油區(qū)關鍵設施

生產區(qū)域分布廣，原井區(qū)的抽油機、計量器和緩沖罐等關鍵設備無任何視頻監(jiān)控設備。日常管理中，需大量人員對井區(qū)內設施的生產運行狀況等進行巡檢。在油區(qū)關鍵位置、制高點建設智能視頻監(jiān)控點位，大范圍監(jiān)控油區(qū)生產情況，通過設置預置點，快速定位采油井、管匯、緩沖罐，觀察現(xiàn)場生產情況。選用熱成像攝像機，對油井管線、處理站等溫度敏感區(qū)域測溫，發(fā)現(xiàn)管線刺漏、大罐溢油等事故，及時處理，輔助生產管理。

2.1.2 ? 注汽鍋爐

在鍋爐房內布設監(jiān)控點，在進水管線與柱塞泵處繪制分析區(qū)域，重點監(jiān)控鍋爐進水管線刺漏、電機故障停運，鍋爐視頻監(jiān)控圖像分析與自動化監(jiān)控系統(tǒng)重點參數進行聯(lián)動，監(jiān)控圖像分析發(fā)生異?；驍祿惓Ｇ闆r報警時，報警信息和實時畫面推送到SCADA監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)屏人員可第一時間在SCADA監(jiān)控系統(tǒng)報警欄中發(fā)現(xiàn)鍋爐視頻報警信息，可一鍵啟動監(jiān)控報警程序，根據監(jiān)控數據和監(jiān)控畫進行報警信息分析確認，提高監(jiān)控效率。

2.1.3 ? 生產復核

在油區(qū)、重點站庫等生產場所，當有重要措施作業(yè)需要事后現(xiàn)場操作復核、驗證和檢查必不可少。個別關鍵工藝節(jié)點的自控閥門、執(zhí)行器，由于長期在高溫、高壓的環(huán)境中工作，操作指令下達后，可能出現(xiàn)執(zhí)行器未執(zhí)行動作或執(zhí)行動作不到位的情況。在這些自控工藝關鍵點位布設智能視頻監(jiān)控點位，設置警戒區(qū)域，杜絕無關人員闖入，通過DCS系統(tǒng)遠程下達控制指令，監(jiān)控畫面聯(lián)動拍攝執(zhí)行器動作對執(zhí)行指令結果進行生產復核。

2.2 ? 在高風險施工作業(yè)中的應用

施工作業(yè)重點管控2個方面：人員和過程。油區(qū)每日有日常巡檢、修井施工等作業(yè)發(fā)生，存在作業(yè)人員是否違章作業(yè)、未按規(guī)定作業(yè)等不安全行為。采用智能移動視頻監(jiān)控終端對措施作業(yè)區(qū)域布控，有效識別作業(yè)人員安全穿戴;劃分電子防區(qū)，對非法闖入、滯留施工區(qū)域的人員進行報警。同時對作業(yè)過程進行遠程監(jiān)督。了解作業(yè)區(qū)域、部位狀況、工作任務和存在風險;檢查作業(yè)許可相關手續(xù)齊全;檢查已制定的所有安全措施落實到位;核查作業(yè)人員資格和現(xiàn)場設備的符合性;在作業(yè)過程中，根據要求實施現(xiàn)場監(jiān)督;及時糾正或制止違章行為，發(fā)現(xiàn)人員、工藝、設備或環(huán)境安全條件變化等異常情況及時要求停止作業(yè)并立即報告批準人。

2.3 ? 在人員車輛管控中的應用

（1）重點路口。在油區(qū)關鍵路口運用射頻技術結合視頻可視化技術，實現(xiàn)機動車自動檢測，客戶端根據設定的報警規(guī)則實時推送報警信息，如無車牌報警、無機動車電子標識報警等。提高油田生產區(qū)域安全防護等級，完善油田公路通行車輛的監(jiān)管手段，對過往車輛信息識別記錄，外部車輛主動發(fā)出報警，實現(xiàn)油區(qū)車輛的有效管控，避免破壞油田安全生產的事件發(fā)生，保障油田生產安全，同時有效提高各類事件的可追溯性。

（3）重點站庫周界。在重點站庫沿站區(qū)圍墻布設監(jiān)控點，實現(xiàn)周界監(jiān)控全覆蓋。根據需求設置穿越警戒面、區(qū)域入侵、離開區(qū)域、區(qū)域徘徊等報警功能，根據實際情況對站區(qū)周界分時段、分區(qū)域進行布防、撤防，智能視頻周界系統(tǒng)主動偵測區(qū)域內異常事件，實現(xiàn)周界入侵事前防范，提高安防等級，降低人防強度。

3 ? ? ?結論及認識

智能可視化系統(tǒng)隨著技術發(fā)展與自身自適應學習，系統(tǒng)結構不斷優(yōu)化，功能逐漸完善，將全面參與油田生產安全管理。例如，在油田生產的危險場所，設置人員狀態(tài)告警;自動巡檢在線設備狀態(tài)并生成工作日志;在特殊作業(yè)中，主動監(jiān)測環(huán)境中的危險源，如可燃氣體含量、H2S含量等。提高安全防護等級。運用人臉識別技術，實現(xiàn)人員準入管理，人臉軌跡跟蹤。運用GPS、射頻等技術，實現(xiàn)車輛準入管理、車輛定位測速。在無人值守的機柜間布設監(jiān)控點，實時監(jiān)控關鍵設備運行狀況。完善作業(yè)管控，確認施工人員身份，倒地報警，遠程指導。完善生產復核，實現(xiàn)自動化設備指令執(zhí)行情況復核，人員操作復核，報警復核。在油田生產領域，可以針對核心的應用需求制定特定的解決方案，使用專用的產品提高性能，從而達到安全生產的目的。

主要參考文獻

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