（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)簡介

在現(xiàn)代社會迅速發(fā)展的今天，人們對于安全防范愈發(fā)重視，以往主要采取的人防與物防手段，現(xiàn)在已難以跟上時代的發(fā)展。在能源行業(yè)視頻監(jiān)控安全防范方面，一直缺少智能監(jiān)管手段。因此作為以智能技術(shù)防范為主要手段的視頻監(jiān)控平臺建設(shè)，已經(jīng)凸顯其重要性。然而，長期以來建設(shè)的視頻監(jiān)控平臺具備的功能較少，難與其他系統(tǒng)進行連接，無法滿足資源與業(yè)務(wù)整合的需求。為給能源行業(yè)提供一個安全的環(huán)境，需要對同一視頻監(jiān)控平臺加以規(guī)劃，盡快實現(xiàn)統(tǒng)一化管理，以此來進行全方位監(jiān)控。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)即CCTV系統(tǒng)，主要有模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)、基于PC多媒體卡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、基于嵌入式視頻服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)等幾種構(gòu)建方式。在這些構(gòu)建方式中，嵌入式視頻服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)目前廣泛應(yīng)用于海洋石油領(lǐng)域。

2 海上平臺的視頻監(jiān)控系統(tǒng)配置要求及選型

海上石油平臺的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：

（1）前端視頻采集部分

攝像裝置是收集被攝物體的光信號，并將其轉(zhuǎn)換為電視信號的設(shè)備。它是整個系統(tǒng)的核心部分，包括鏡頭、攝像機、防護罩及支撐設(shè)備等。根據(jù)被攝物體及攝像地點的不同，攝像裝置的具體配置也各不相同。

同時，為適合夜間監(jiān)控的要求，可選用帶紅外夜視功能的攝像機，一般用于通道及登陸平臺區(qū)域，保證人員清楚地監(jiān)控到夜間的情況，以滿足平臺對于反恐方面的需求。

視頻服務(wù)器是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化處理的重要設(shè)備，它完成模擬視頻監(jiān)視信號的數(shù)字采集、影像壓縮、監(jiān)控數(shù)據(jù)處理、報警信號采集、網(wǎng)絡(luò)的Web發(fā)布等功能。它可將前端的模擬信號同時處理成高清晰度的實時數(shù)字圖像發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)中，可保證監(jiān)控中心能實時監(jiān)控到現(xiàn)場情況。

（2）網(wǎng)絡(luò)通信部分

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用標準的TCP/IP協(xié)議，可直接應(yīng)用在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)上。具體的通道方式可根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行選擇。

（3）中心控制部分

視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用Brower/Sever結(jié)構(gòu)，用戶在調(diào)度/監(jiān)控中心設(shè)置一臺圖像監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器，主要完成現(xiàn)場圖像接收、用戶登錄管理、優(yōu)先權(quán)的分配、控制信號的協(xié)調(diào)、圖像的實時監(jiān)控、錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復等?？偪厥褂眉泄芾碥浖惭b到計算機來進行管理。

在本地監(jiān)控點可安裝網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的客戶端，用戶利用IE瀏覽器查看本地和遠程現(xiàn)場情況。在客戶端上還可實現(xiàn)多畫面實時監(jiān)控，遠程控制攝像機云臺、制訂錄像計劃等操作。此外，各個平臺的視頻監(jiān)控情況可以通過海底光纖或微波系統(tǒng)傳輸?shù)疥懙亟K端控制中心進行集中控制，同時陸地終端控制中心也可通過廣域網(wǎng)將信息傳輸?shù)焦究偛抗╊I(lǐng)導進行察看，特別是在平臺出現(xiàn)緊急情況甚至險情時能為領(lǐng)導層的決策發(fā)揮重要作用。

由于海洋石油平臺的特殊性，根據(jù)安裝環(huán)境的不同，對應(yīng)的監(jiān)控需求也有所不同。針對各個位置的監(jiān)控應(yīng)用需求，平臺上視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備主要有室外云臺式攝像頭，如設(shè)置在危險區(qū)，需要選擇隔爆型（Ex’d’）攝像機以應(yīng)對特殊環(huán)境。室內(nèi)攝像頭更多考慮到室內(nèi)的監(jiān)控時常需要對內(nèi)部儀器、人員等細節(jié)進行監(jiān)控等因素，應(yīng)選擇可控制的快球攝像機。此外，近年來隨著海上反恐的需求日趨增多，多數(shù)新建平臺會在底層登平臺甲板及樓梯處設(shè)置入侵報警裝置，配置帶紅外的監(jiān)控攝像頭，以實現(xiàn)日夜不間斷監(jiān)視。

墾利3-2油田擴建項目位于渤海南部，采用全海式開發(fā)，充分依托墾利3-2油田開展新建井口平臺的無人化設(shè)計，包括新建1座4腿簡易無人駐守井口保護架KL3-2 WPFB。在此新建無人井口保護架上設(shè)置有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，所有室內(nèi)區(qū)域均設(shè)置有視頻監(jiān)控，其中電氣間視頻功能集成到電氣間的無人巡檢機器人系統(tǒng)里，儀表間安裝有室內(nèi)攝像頭。室外區(qū)域的攝像頭布置在重點生產(chǎn)區(qū)域如井口區(qū)、樓梯口逃生通道處、登平臺處以及為監(jiān)控溢油情況而設(shè)置的面向海面方向。

3 智能動態(tài)降噪（iDNR）的技術(shù)應(yīng)用

近年來，隨著高清視頻技術(shù)的發(fā)展，獲得高清視頻圖像的需求逐漸增大。高清（High Definition），即高分辨率。常用分辨率有720P、1080i和1080P，高清監(jiān)控的優(yōu)勢在于高清晰度，可提供更多關(guān)鍵細節(jié)，單位面積監(jiān)控點密度的下降，通過高清圖像可以提高智能分析算法的精度。

負責平臺重點區(qū)域監(jiān)控的攝像機若要得到清晰的圖像則需要更大的像素，而那些百萬像素攝像機可提供超詳細的圖像和更多有用的信息，但這需要付出代價，即傳輸和存儲這些圖像所需的數(shù)據(jù)量顯著增加，導致對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施帶來的帶寬需求增大以及所需存儲容量的增加，從而增加總成本。而存儲磁盤是IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最昂貴的組件之一。因此降低存儲成本是運行項目中必須要考慮的因素。通過研究發(fā)現(xiàn)，降低成本可以從攝像機入手。目前一項最新的創(chuàng)新技術(shù)可以有效降低網(wǎng)絡(luò)帶寬要求和后續(xù)存儲成本，同時保持高質(zhì)量和詳細的圖像。

眾所周知，在發(fā)送或接收信號的任何電子設(shè)備中總是存在一定程度的噪聲。圖像噪聲是圖像捕獲同時的負面產(chǎn)物，并且是阻塞編碼過程的最不利因素，其直接導致給定圖像夸大的比特率。百萬像素相機更容易受到噪聲影響，因為傳感器上的像素較小，無法收集太多光線，需要更多的放大而引入噪聲，而在弱光場景下也會增加噪聲水平。

控制圖像處理的新技術(shù)是基于內(nèi)容的成像技術(shù)（Contented-Based Imaging Technology），是一種智能場景分析系統(tǒng)，它檢查視頻圖像的實際內(nèi)容，并向數(shù)字信號處理器（DSP）提供反饋，以重新調(diào)整圖像處理。CBIT從根本上改善了許多區(qū)域的圖像質(zhì)量，但也很大程度上降低了噪聲的影響。

通常的降噪可以采取空間降噪和時間降噪兩種形式?？臻g降噪是降低平均幀內(nèi)的像素以減少噪聲。時間降噪是降低涉及對幾幀上的像素求平均值以抵消噪聲偽像。智能動態(tài)降噪（iDNR）使用這兩種方法的組合，并根據(jù)光照水平和場景中移動物體的CBIT分析動態(tài)調(diào)整它們。

時間降噪對靜態(tài)圖像非常有效，但在圖像中有運動時會引起問題。如果對移動物體應(yīng)用時間降噪，則在物體模糊或重復的圖像中可能看到鬼影。CBIT分析識別那些存在移動的幀并將該信息傳遞回DSP，然后DSP調(diào)整這些幀的時間來降噪。

iDNR使用三個因素來控制空間和時間降噪，即CBIT運動分析、場景燈光亮度和用戶設(shè)置級別。通過組合這些過程，iDNR可以根據(jù)對通過攝像機移動的重要物體的分析動態(tài)調(diào)整降噪程度來優(yōu)化帶寬。當場景靜止無運動時，帶寬被最小化。檢測到重要對象有運動狀態(tài)時，帶寬會增加來捕捉最大的細節(jié)。iDNR的高級算法可在某些場景中將比特率和存儲要求最多降低50%，而不會降低視頻質(zhì)量。

默認情況下，某些百萬像素攝像頭會限制您的帶寬，通常這是通過恒定比特率（CBR）完成的。CBR是一種將比特率保持在任意固定水平的編碼方法。這可能導致始終較高的比特率，或者當限制為低比特率時，甚至可能導致圖像質(zhì)量永遠不會達到最佳狀態(tài)。另一方面，可變比特率（VBR）建立了預(yù)定水平的圖像質(zhì)量，無論場景中是否存在運動，都可以保持該水平。帶寬將根據(jù)場景而波動。

iDNR的運行原理與VBR相同，但增加了智能，可根據(jù)場景中是否存在運動做出明智的決策?？傮w上說，iDNR是一種更好、更智能的VBR形式。除了iDNR之外，區(qū)域優(yōu)先級排序功能還允許通過調(diào)整圖像的各個區(qū)域的編碼器壓縮比來進一步降低比特率。

綜上所述，使用iDNR技術(shù)，通過優(yōu)化細節(jié)帶寬比提供最實用的圖像，在不降低圖像質(zhì)量的情況下大大節(jié)約存儲成本。在平臺無人化已發(fā)展為趨勢的情況下，這項技術(shù)的應(yīng)用，會進一步減少平臺上視頻監(jiān)控系統(tǒng)配置的成本投入，實現(xiàn)降本增效的目的。