工业电视监控系统和激光对射周界防范系统的应用分析

近年来，为了满足国民经济快速发展的需要，国家对油气管线建设的投入逐步加大，在全国形成了纵横交错的石油天然气输送管线。

2009-2015年期间，国家规划在东南、长三角、环渤海、中南地区四个重点目标市场新建支线管道约8000公里。其中包括如下管线：

1.环渤海地区规划新建秦沈线、陕京三线、山东管网等干线管道；

2.中南地区规划建设西二线、西三线干线及十堰支干线、湘潭支干线；

3.东南沿海规划建设西二线、西三线、中缅管道、福建支干线；

4.长三角地区规划建设西二线上海支干线、金华-丽水-温州-台州支线及如东-南通-江都管道。

届时将形成一个以西一线、西二线、西三线、陕京一二三线、川气东送线等为主的油气集输网络，横贯东西、纵贯南北的天然气基础管网将对我国的国民经济产生重大的影响。

既往以来，石油石化、天然气行业一直是国家安全防范的重点行业，一旦发生火灾或爆炸等事故，将会造成重大的人员伤亡和国家财产的严重损失。因此，在石油天然气集输领域，为保证对整个生产运输过程进行有效的监控，确保人员、装置设备的绝对安全，建立一套智能化、高可靠性的石油管道综合联网集中监控系统显得非常迫切而重要。

本文重点阐述输气管线站场的工业电视监控系统和激光对射周界防范系统。

总体目标

总体目标需满足一下三个方面。

1、对于视频监控而言，石油管线沿线各站场以站内本地监控、站内本地存储、站内本地管理为主，远程监控、远程管理为辅。本地监控、存储和管理功能不依赖于远程设备，当传输系统出现问题时，站内系统应能保证独立正常运行和正常操作。

2.监控系统的管理（系统设置、权限管理等）、控制（操作镜头）、显示（屏幕切换）和存储（录像）各自相对独立，某一部分出现故障时不会影响到其他部分。

3.工业电视系统必须与周界防范系统及消防系统等进行有效的联动。

需求分析

石油天然气管道需要对沿线的首站、分输站、清管站、压气站、联络站、监控阀室、RTU 阀室、末站等重要场所进行全面的监控，防止各种生产事故的发生。

同时，系统需要监视站场工艺装置区、场区、大门等区域内设备的工作、人员活动情况，及时发现或确认设备故障、火灾以及非法入侵等安全隐患，并支持联动周界防范、消防等子系统。上级主管部门可以随时了解现场的生产情况，以便在发生突发事件时能通过现场的实际情况作出正确的指挥策略。

现分别从本地监控和远程监控两个方面来描述系统的用户需求。

本地监控需求（一级监控中心）

视频监控

本地监控主要是为了了解整个站场内人员工作及设备运行的情况，摄像前端将拍摄的图像传送到站控室，实现全部监控功能，以便及时处理突发事件，监控功能主要包括：采集、传输及切换显示单个或多个图像；存储和调用各路图像；通过对摄像机云台、镜头动作的控制以达到更好的监视效果。阀室为无人值守场所，视频监控设备只设置摄像机和视频服务器，无存储和监视终端，视频图像通过SDH传输网络传至邻近的站场进行监视和存储。

本地监控视频路数一般不超过16路，需满足全天24 小时不间断录像。也可设置为周期计划录像、移动侦测录像或报警录像等多种录像模式，各路图像全部保存，视频存储格式为D1时，录像文件最长可保存30 天左右。并可按照时间或事件等对录像文件进行搜索回放，也可将录像文件转存至光盘等其它存储设备。

周界防范

在站场四周围墙布置周界防范系统，防止外来人员入侵进行破坏。由于该场所为油气高危场所，因此不能采用传统的红外对射以及电子围栏，必须采用具备防爆功能的激光对射周界防范系统。

告警联动

每个站场安装的SCADA 系统、周界防范系统和消防设备，均可同视频监控系统进行联动；同时在站场控制室安装声光报警主机，与监控主机进行联动报警。

报警功能

系统必须实现球机和枪机的移动侦测功能。利用这个功能系统应能实现当人或车辆跨越预先设定的警戒线时发出报警；当有物体（主要指人或车辆）移入画面时发出报警。报警功能应能根据要求布防或撤防。

系统必须实现高速球机的移动物体自动跟踪功能。移动物体自动跟踪功能是指系统发现某一监控区域出现移动人物或车辆时，能够调动摄像机的云台、镜头等机构对移动物体进行跟踪拍摄，直到移动物体超出前端摄像机的监视范围，本功能启动的同时能够触发报警和录像。本功能可以通过前端摄像机或者后端的网络视频服务器（编码器）来实现，也可以通过平台软件来实现。

远程监控需求（二级监控中心）

站场本地的视频信号通过SDH传输网络传输到远端的控制中心，远端的控制中心可依据权限实现对站场的前端设备进行远程监控。

整体规划方案

工业电视监控系统

油气管道工业电视监控系统从设计结构上可分为站内本地监控系统和远程监控系统，工艺站场属于本地监控，站内本地监控系统包括沿线各工艺站场配置的前端摄像机、各类传感器和后端的监控、存储、管理平台；干线管理处、调控中心和主调控中心均属于远程监控系统，远程监控系统主要实现各远程监控终端对下辖沿线工艺站场内监控视频、告警数据和录像等资料的调看，以及对工艺站场内前端摄像机的控制。如（表一），对于特殊监控场所的远端摄像机，如果需接入站场监控系统，可采用光端机的方式接入。

周界报警系统

周界报警系统以报警控制主机为控制中心，报警控制主机负责报警系统探测器的设防和撤防控制、探测器采集信号的处理、报警信号的输出以及联动电视监控系统。

在围墙上方安装激光对射探测器，组成不留死角的防非法跨赿的报警系统。一旦有人非法闯入，遮断激光射束，就可立即报警至站场控制值班室，同时与视频监控系统联动。监控前端提供预置位支持，警情发生区域的图像自动在显示器上显示，并进行实时录像。

围墙四角安装激光对射报警探测器，位于防爆区域内的收发终端须加装防爆护罩。

平台接入策略

前端站场视频监控内容需接入中石油北京主调控中心的视频监控管理平台，由于该平台为既有平台，且站场视频监控厂家设备多种多样，接入平台需做到各个主流厂家设备与平台之间能实现互联互通。目前采用的接入方式有2种：通过设备厂家提供的SDK包接入；通过设备厂家开放接口协议接入。

系统架构及功能实现

石油管道工业电视监控系统通常采用以NVS（网络视频服务器）或嵌入式DVR（数字硬盘录像机）为核心的视频监控系统。系统采用三级组网：站场监控点、地区监控中心和调控中心监控中心（如图2）所示。从结构上可分为站内本地监控系统和远程监控系统，除站内本地外，地区监控中心和调控中心的监控中心均属于远程监控。

站内本地监控系统包括沿线各工艺站场配置的前端摄像机和后端的监控、存储、管理平台部分。远程监控系统主要实现各远程监控终端对下辖沿线工艺站场内监控视频、录像资料的调看，以及对工艺站场内前端摄像机的控制。

此外本地站控视频监控系统还需接入中石油北京油气调控中心的综合视频监控系统。该系统由中心管理单元、设备接入代理、综合视频交换机、监控终端等组成。综合视频监控系统需要针对其下辖范围内的视频监控系统开发相应的接口软件模块，从而实现对所有站场视频监控画面、录像的调看。

前端站场架构

如（图3）所示，当编码器采用多媒体接入单元（DVR或NVS）时，工艺站场视频监控点由前端的摄像机、多媒体接入单元（16路）、报警器、周界防范报警系统、音箱、话筒、烟感传感器、网络交换机、NVR、监控终端等组成，前端视频录像存储在NVR上。

监控现场担负着监控系统的媒体数据采集和控制命令的执行部分，是整个系统重要组成部分之一。主要完成视频信息的采集、编码、压缩和传输，摄像机的控制和报警的输入/输出工作。一旦发生人员入侵、火灾等告警，系统则立即将告警呈现在监控终端上，同时可联动声光报警器、切换视频。这时值班人员可通过站场内的消防广播系统通知相关人员赶赴现场处理，或及时疏导其他人员撤离。

调控中心架构

调控中心由中心管理服务器、流媒体服务器、多媒体交换单元（解码器）、监控业务台终端、管理业务台终端、监视器组成的电视墙、音箱、话筒、网络交换机等组成。

调控中心的视频监控平台可调看所辖干线工艺场站的实时视频、重要视频可存储在中心，同时可进行实时视频的转发。平台软件功能模块主要包括中心管理模块，接入管理模块，视频转发模块，数据库功能模块，多媒体交换单元模块。

系统优势

本项目系统优势主要在以下几个方面。

· 单点登陆，统一认证，统一平台；

· 电信级可靠性设计，系统稳定可靠；

· 松耦合架构设计，多级中心互联，独立保活；

· 开放式系统平台设计，标准的COM和API接口；

· 遵循ONVIF国际标准，广泛兼容主流前端设备；

· 运用最新的移动技术，体验贴身监控服务；

· 智能路由技术，降低网络负载；

· 专业化系统网管，维护方便；

· 维护巡检电子化，提高运维工作效率。

结语

目前的站场监控前端主要是以模拟标清摄像机加编码器接入为主，随着视频监控的高清化、网络化、智能化的发展，相信高清网络摄像机在新建的石油管道联网监控系统中的应用会逐步增多，未来的石油管道工业电视监控系统中，高清、智能一体化的设备将会逐步取代模拟前端视频设备。

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