黃志彬

（中海油信息科技有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

當(dāng)前，天然氣電廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)管理平臺(tái)的構(gòu)建多以傳統(tǒng)模擬化或數(shù)字信息化為核心[1]，不僅導(dǎo)致智能安全、視頻遙信信息以及自動(dòng)化視頻動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的統(tǒng)一管理和深度融合效果差，而且對(duì)新形勢(shì)下天然氣電廠的安全生產(chǎn)運(yùn)維、信息交互共享造成嚴(yán)重障礙[2]。針對(duì)這些問(wèn)題，本文在已有的視頻監(jiān)控模式基礎(chǔ)上，以互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)為依據(jù)，提出并構(gòu)建一種分層式智能化視頻監(jiān)測(cè)集成控制平臺(tái)[3]，在實(shí)現(xiàn)智能安全化、信息動(dòng)態(tài)可視化、預(yù)警聯(lián)動(dòng)以及智能無(wú)人巡查控制的同時(shí)，完成天然氣電廠設(shè)備安全運(yùn)維、環(huán)保綠色管理的總體智能視頻集成監(jiān)管的目標(biāo)。

1 多維度智能視頻集成平臺(tái)設(shè)計(jì)思想和系統(tǒng)組成

1.1 設(shè)計(jì)原理

為實(shí)現(xiàn)天然氣電廠視頻監(jiān)控智能化、動(dòng)態(tài)化以及信息交互聯(lián)動(dòng)的一體式集成目標(biāo)，本文在設(shè)計(jì)中采取GPRS 定位調(diào)度、數(shù)字信息集成對(duì)講以及集視頻數(shù)據(jù)采集、分析、存儲(chǔ)等為一體的智能視頻信息系統(tǒng)構(gòu)建分層式視頻集成服務(wù)平臺(tái)。通過(guò)應(yīng)用視頻監(jiān)控平臺(tái)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，并以對(duì)應(yīng)傳感器精準(zhǔn)定位，網(wǎng)絡(luò)終端即時(shí)傳輸信息，通過(guò)數(shù)字信息集成對(duì)講層實(shí)現(xiàn)預(yù)警服務(wù)，進(jìn)而在最短時(shí)間內(nèi)處理安全隱患事故[4]。

1.2 多維度智能視頻集成技術(shù)平臺(tái)特征優(yōu)勢(shì)

由于多維度智能視頻平臺(tái)在建設(shè)中將視頻監(jiān)控信息采集、分析、存儲(chǔ)、精準(zhǔn)定位、預(yù)警服務(wù)等應(yīng)用功能以關(guān)聯(lián)管理形式統(tǒng)一相連，因此該集成平臺(tái)在運(yùn)行中具備以下幾點(diǎn)特征優(yōu)勢(shì)：

（1）修正視頻控制命令和編譯解碼，優(yōu)化智能視頻監(jiān)控平臺(tái)、預(yù)警服務(wù)通信接口以及定位連接復(fù)雜性；

（2）以多維度平臺(tái)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)不同層級(jí)系統(tǒng)的命令控制，并統(tǒng)一轉(zhuǎn)發(fā)給智能視頻平臺(tái)管理中心，完成統(tǒng)一、高效的工作操作；

（3）多維度技術(shù)滿足了視頻監(jiān)控過(guò)程中多級(jí)平臺(tái)需求，簡(jiǎn)化了統(tǒng)一操作難度，降低了平臺(tái)系統(tǒng)復(fù)雜性；

（4）單一維度層級(jí)編碼程序便捷，資源有效利用率和視頻資源擴(kuò)展高效，引進(jìn)多維度技術(shù)后，平臺(tái)的功能、等級(jí)、穩(wěn)定性更為出色。

1.3 集成技術(shù)平臺(tái)總體架構(gòu)分析

本文基于多維度智能視頻集成技術(shù)原理和特征優(yōu)勢(shì)，為科學(xué)地運(yùn)維天然氣電廠層級(jí)功能，對(duì)各層級(jí)功能特征屬性展開(kāi)分析，結(jié)果如圖1 所示。由圖1 可知，當(dāng)分層式各視頻功能共建共享后，各層級(jí)充分發(fā)揮自身功能特征，實(shí)現(xiàn)多維度智能視頻集成技術(shù)監(jiān)控、預(yù)警平臺(tái)一體化服務(wù)。

圖1 多維度智能視頻集成層級(jí)架構(gòu)

2 多維度智能視頻集成技術(shù)平臺(tái)分析

2.1 平臺(tái)運(yùn)維過(guò)程

多維度智能視頻集成設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)管理中心，以智能視頻監(jiān)控各個(gè)特征功能層級(jí)為主體，集成監(jiān)控定位維度、單頻預(yù)警服務(wù)維度構(gòu)建一體聯(lián)動(dòng)式天然氣電廠智能服務(wù)平臺(tái)。平臺(tái)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中主要有以下關(guān)鍵進(jìn)程：

（1）以多維度層級(jí)自動(dòng)監(jiān)控天然氣電廠背景情況，并通過(guò)視頻信息進(jìn)行呈現(xiàn)；

（2）根據(jù)信息特征變化和視頻監(jiān)測(cè)追蹤目標(biāo)閾值規(guī)則實(shí)現(xiàn)預(yù)判活動(dòng)；

（3）當(dāng)視頻監(jiān)控發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，各層級(jí)相互配合，形成視頻監(jiān)控主體數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)、分析，傳感器系統(tǒng)精準(zhǔn)定位和預(yù)警提示過(guò)程。

2.2 智能視頻集成技術(shù)平臺(tái)特征功能

表1 為不同維度下智能視頻各層級(jí)軟/硬件功能配置特征描述表。分析表1 可知，硬件功能以屏幕顯示、設(shè)備管理及參數(shù)管理為主，其中，屏幕顯示功能展示特征信息對(duì)比分析后的數(shù)據(jù)信息，以便服務(wù)管理人員決策；參數(shù)管理以接口參數(shù)、監(jiān)控識(shí)別參數(shù)、算法和服務(wù)基礎(chǔ)參數(shù)為主，參數(shù)智能化管理，使管理人員能夠及時(shí)針對(duì)視頻監(jiān)控鏡頭實(shí)現(xiàn)變焦處理，同時(shí)以參數(shù)調(diào)節(jié)主機(jī)實(shí)現(xiàn)各平臺(tái)的資源切換。

表1 不同層級(jí)功能配置分析

2.3 視頻特征異常目標(biāo)檢測(cè)

實(shí)現(xiàn)天然氣電廠多維度視頻監(jiān)控最關(guān)鍵的目標(biāo)是保證廠內(nèi)生產(chǎn)安全、人員安全以及設(shè)備安全[5]。在此基礎(chǔ)上，本文通過(guò)移動(dòng)觸發(fā)器（T）和穩(wěn)定性尺度（S）特征指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)分析，如式（1）、式（2）所示。

視頻檢測(cè)中，前一幀像素變化特征與當(dāng)前幀像素特征絕對(duì)值分析：

式中：T表示興趣點(diǎn)t的兩幀間移動(dòng)觸發(fā)，Ay表示特征像素強(qiáng)度值，A(y-x)表示一定時(shí)刻內(nèi)當(dāng)前幀與前一幀的實(shí)際差值，max 表示最大絕對(duì)數(shù)值。

通過(guò)式（1）的逐幀檢測(cè)方式，能及時(shí)獲取監(jiān)控單元內(nèi)視頻信息的特征屬性。若出現(xiàn)特征值紊亂現(xiàn)象，則通過(guò)平臺(tái)特征數(shù)據(jù)分析后，及時(shí)監(jiān)管，降低防護(hù)安全隱患。

穩(wěn)定性尺寸從t時(shí)到當(dāng)前時(shí)間的強(qiáng)度分布的方差為：

式中：k表示幀數(shù)；S表示穩(wěn)定性尺度。

通過(guò)式（2）強(qiáng)度分布方差衡量視頻異常特征數(shù)據(jù)的離散程度，以獲取數(shù)據(jù)波動(dòng)特征，保證智能視頻監(jiān)控的高效率和精準(zhǔn)度等級(jí)。

3 多維度智能視頻集成技術(shù)平臺(tái)測(cè)試與實(shí)現(xiàn)

3.1 不同維度功能測(cè)試分析

為檢驗(yàn)多維度智能視頻集成平臺(tái)的運(yùn)行效率和安全性，本文分析不同維度功能目標(biāo)特征實(shí)際運(yùn)行規(guī)律對(duì)比一體式聯(lián)動(dòng)的變化。結(jié)果表明，當(dāng)處于單維度時(shí)，天然氣電廠智能視頻監(jiān)測(cè)不同維度層均能對(duì)不同區(qū)域內(nèi)的視頻信息特征進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)區(qū)域安全監(jiān)測(cè)；但當(dāng)發(fā)生設(shè)備、操作系統(tǒng)等安全隱患時(shí)，單維度系統(tǒng)層未能精準(zhǔn)定位、準(zhǔn)時(shí)分析和提示預(yù)警。相比較而言，多維度功能協(xié)同運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)了智能視頻監(jiān)控信息的上下傳達(dá)，提升了工作效率的同時(shí)，保障了天然氣電廠業(yè)內(nèi)生產(chǎn)安全。

3.2 平臺(tái)主體功能測(cè)試分析

在多維度功能基礎(chǔ)上，通過(guò)具象化分析智能視頻監(jiān)控主體功能應(yīng)用，提升主體功能系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性。本文通過(guò)行為監(jiān)控、屏幕監(jiān)控、多屏顯示、離線識(shí)別以及在線識(shí)別進(jìn)行特征測(cè)試分析，結(jié)果表明，當(dāng)測(cè)試單一屏幕在線監(jiān)控時(shí)，功能運(yùn)行穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)區(qū)域高質(zhì)量畫(huà)面處理；測(cè)試多屏顯示時(shí)，調(diào)度多個(gè)攝像頭控制測(cè)試不同區(qū)域畫(huà)面控制，各區(qū)域監(jiān)控均能及時(shí)匯報(bào)給主機(jī)，實(shí)現(xiàn)及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息傳輸。

3.3 智能視頻分析平臺(tái)功能及應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

本文以多維度體系（主體視頻監(jiān)控層、GPRS定位調(diào)度層、數(shù)字信息對(duì)講層）實(shí)現(xiàn)了一鍵式控制的多尺度天然氣電廠智能視頻監(jiān)控管理服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)。該平臺(tái)通過(guò)定位、信息即時(shí)傳輸以及監(jiān)控視頻畫(huà)面特征分析實(shí)現(xiàn)了對(duì)視頻序列目標(biāo)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理。例如，當(dāng)進(jìn)行電廠生產(chǎn)設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)，通過(guò)服務(wù)平臺(tái)類(lèi)別劃分區(qū)域和設(shè)備信息分類(lèi)信息，通過(guò)多維度定位功能，實(shí)現(xiàn)傳感器、監(jiān)測(cè)視頻的統(tǒng)一調(diào)度，最終實(shí)現(xiàn)電廠生產(chǎn)設(shè)備信息動(dòng)態(tài)的即時(shí)單一屏幕顯示、持續(xù)特征檢測(cè)分析以及即時(shí)預(yù)警服務(wù)功能。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合天然氣電廠視頻監(jiān)控需求和多維度集成技術(shù)特征優(yōu)勢(shì)，提出了一種集主體視頻數(shù)據(jù)信息采集、分析、GPRS 定位調(diào)度以及數(shù)據(jù)層對(duì)講服務(wù)于一體的聯(lián)動(dòng)式多維尺度視頻監(jiān)控管理平臺(tái)。該平臺(tái)能有效實(shí)現(xiàn)包括數(shù)據(jù)分析、采集、存儲(chǔ)、分布式管理、定位調(diào)度、信息安全傳輸、監(jiān)測(cè)預(yù)警提示的智能視頻監(jiān)控管理、安全隱患排查任務(wù)；同時(shí)以像素異常目標(biāo)檢測(cè)法獲取特征強(qiáng)度分布特征，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)信息視頻查看、入侵安全隱患管理等功能。