输油输气管道监控联网应用浅析

一、引言

随着中国经济的高速发展，人民生活水平的日益提高，对能源的需求越来越旺盛，关注程度也越来越高，石油、天然气等能源产业在国家经济中的地位越加显著。输油输气管道作为能源石油石化行业输送原油、成品油、天然气的通道，更显出其重要性。

二、项目背景

本次大华股份需要建设监控联网系统的中石油某输油输气管线，从东到西横跨国内多个省份，主要针对管道沿线所有站场、阀室进行联网监控。站场、阀室等监控站点位于较为偏僻的郊区，从东到西设备工作环境温度变化范围为-30℃～60℃。

输油输气管道在生产过程中要注意三个方面的安全：一是工作设备本身的生产运营状况；二是监管输油输气工程中的合规操作；三是周界防范报警系统和视频监控系统，以防止非相关人员的侵入进行偷盗和破坏活动。

为了保障输油输气管道的正常运行、安全生产，需建立一个融合性的安全防范系统，实现现场数据和设备信息的实时采集、数据分析、指令的远程下达以及对设备的控制等功能，使分布广泛的现场生产数据实现网络化，提高应急反应处理能力和全面保护生产、员工及周边的安全，为整个输油输气管道的安全生产和指挥调度提供准确及时的第一手资料。

三、需求分析

中石油某输油输气管道将所有阀室和站场设立视频监控系统，主要是为了实现对管道沿线阀室的装置区、放空区和站场的出入口、周界、放空区、工艺装置区等各种区域进行实时视频监控和紧急情况报警联动，并把相关阀室、站场的视频图像、语音、报警信息一起通过专线传输到地区分控中心和总监控中心。

阀室和站场的视频数据通过中石油某输油输气管道已经建设的通信链路，先上传至地区分控中心，然后其语音、视频图像、报警信号通过地区分控中心再推送给总控中心。地区分控中心和总控中心也可查询阀室和站场保存的录像，对摄像机进行相关控制并实现各级双向语音对讲功能。地区分控中心和总控中心部署的视频综合管理平台，能够对所有接入的视频数据统一管理。多级用户管理满足了总控平台、地区和分控平台的多级监控中心的使用需求，实现中石油办公自动化系统共享视频信息。预留接口具有可扩展性，实现了与各省应急办、各省安全生产监督管理局的信息共享，保障了后期整条管道视频监控系统的接入。

四、设计方案

（一）系统结构描述

系统建设采用二级管理模式：阀室、站场监控点，地区分控中心平台，总控中心平台。

地区分控中心层主要完成管道对应某地区所有视频监控系统以及地区分控中心所在地视频监控系统的接入。地区分控中心的PC客户端，具有有限权限对视频流及前端设备做相应操作，主要完成视频图像的实时浏览、回放等操作，用户的认证及权限授权由地区分控中心统一完成。

总控中心层主要完成输油输气管道部分重要点位视频监控系统的接入。总控中心的PC客户端，功能与地区分控中心的PC客户端一致。

图1 输油输气管道系统总体架构示意图

（二）系统组成

1. 阀室、站场接入平台设备

阀室和站场的监控系统负责完成前端的音视频信息；告警信息的采集、缓存、编码、存储及发送等功能并可接受来自网络的控制指令。

本次项目的监控系统采用全数字化方式，主要包括大华全系列自主研发的如下设备：高清网络摄像机、NVR网络硬盘录像机、智能分析服务器、报警输入输出设备、语音对讲设备等。

图2 阀室、站场视频监控系统场景示意图

图3 阀室、站场视频监控系统结构图 2. 站场点位布置 1）站场出入口

站场出入口配置两台高清红外枪型网络摄像机，对出入口进行昼夜视频监控，监控出入口车辆及人员的具体情况，车辆监控主要包括车型、车身、车牌以及车辆前座人员的面部信息情况。

2）站场周界

站场周界按照实际需要配置高清红外枪型网络摄像机，配合智能分析服务器对围栏、围墙等周界场景进行监控。当有绊线穿越、区域入侵、围栏跨越、徘徊、物品遗留、搬动、快速移动、视频异常等情况发生时，立即产生报警信号并且联动监控平台进行报警视频的弹出。

3）站场放空区

站场放空区配置一台130万高清红外一体化云台网络摄像机或6寸高速网络红外球机，监控大场景放空区的整体情况。当有突发情况时，本地监控中心、地区分控中心、总控中心的工作人员能够通过控制键盘或电脑对突发地点进行快速定位、放大和录像。

4）站场工艺装置区

站场工艺装置区配置一台130万高清网络防爆枪式摄像机或130万/200万高清网络防爆球机，监控工艺装置区的设备运行情况以及工作人员的操作情况。

3. 阀室点位布置 1）阀室工艺装置区

阀室工艺装置区配置一台130万高清网络防爆枪式摄像机或130万/200万高清网络防爆球机，监控工艺装置区的设备运行情况以及工作人员的操作情况。

2）阀室放空区

阀室放空区配置一台130万高清红外一体化云台网络摄像机或6寸高速网络红外球机，监控大场景放空区的整体情况。当有突发情况时，本地监控中心、地区分控中心、总控中心的工作人员能够通过控制键盘或者电脑对突发地点进行快速定位、放大和录像。 4.传输设备

本项目采用SDH传输系统，通过光线传输的模式，将视频数据从站场、阀室上传至地区分控中心，再由地区分控中心上传给总控中心。

5.地区分控中心设备

地区分控中心是整个监控体系的重要组成部分，具有所在地区最高的管辖范围和管理权限。地区分控监控系统主要由中心管理服务器、WEB服务器、数据库服务器、主动注册服务器、转发服务器、液晶拼接显示墙、网络设备及监控终端等组成。

6.总监控中心设备

总控中心是整个监控体系的核心部分，具有最高的管辖范围和管理权限。同地区分控中心一样，总控中心主要也是由中心管理服务器、WEB服务器、数据库服务器、主动注册服务器、转发服务器、液晶拼接显示墙、网络设备及监控终端等组成。

（三）系统实现功能

在总控中心和地区分控中心建立两级视频监控系统，使其成为覆盖整条管道的综合视频管理平台，以实现视频上下级互联互通的联网功能。

视频管理平台具有重点现场监视、重点现场录像、录像检索回放、报警辅助处置、视频智能分析、视频服务接口提供、视频后台管理和视频数据库管理等功能。

视频监控：总控中心和区域分控中心平台根据需要可以随时查看整条管道任意一路或多路视频，并实现视频的录制、回放、抓拍等功能。

报警处理：对于前线阀室、站场发出的报警信息，监控中心通过声光报警、语音报警等方式提示并自动记录报警、打开监控点位的监控信息。

智能分析：当有绊线穿越检测、区域入侵检测、围栏跨越检测、徘徊检测、物品遗留和搬动检测、快速移动检测、视频异常检测等情况发生时，系统将自动产生光声电报警并且进行报警视频的弹出。

远程控制：总控中心和地区分控中心平台可远程控制站端视频处理单元，实现手动录像、定时录像、报警触发录像、画面异动检测。

系统资源管理及监控：管理系统内的设备、功能、数据等基本信息和配置参数。

系统运行监控：对视频设备、服务器、系统软件、应用软件、用户操作进行远程监视与控制。

（四）系统优势 1. 综合化的应用管理

系统为阀室、站场提供视频、报警、语音等数据的接入、存储、分发、业务处理等综合性安全生产应急指挥应用平台，提供一站式应用解决方案。

2. 优越的环境适应性

采用防爆、防腐、防尘、防水工业化前端设备，满足阀室、站场等易爆、高温、腐蚀等恶劣应用环境。

3. 全面高清数字化应用

全面实现高清图像的应用，从前端采集、编码传输、录像存储、解码回放等，各环节均实现高清化处理，采用全数字化架构方案，易部署、易管理、易维护。

4. 高系统安全性

系统提供用户接入认证、前端设备接入认证，完备的分级权限管理，视频录像引入数字签名处理，防止数据篡改。

5. 高数据安全性

监控中心配置的存储设备支持RAID 0、1、5等多种安全冗余格式，数据存储容量大、存储时间长，若硬盘坏掉后可直接启用热备盘，不会丢失录像数据，数据安全性高，真正实现7×24小时无间断工作。

五、结语

建设一个完整的输油输气管道安防信息化工程，大华股份不仅考虑到视频监控系统，还把周界入侵报警子系统、门禁管理子系统、语音对讲子系统、环境监控子系统、巡更子系统等诸多子系统通过对接的形式融入到安防监控中去，达到多个子系统的相互融合并协同工作实现数据共享；而且通过将办公自动化系统和安防系统的对接，实现了办公自动化系统与安防系统工程的大融合；通过安防系统信息化工程的配套，真正为输油输气管道的正常运行、安全生产提供了一套实时、高效的安全防范系统。