油气输送管道高远程视频监控技术方案范文

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摘要：油气输送管道是国家的能源动脉，保证油气输送管道的安全是社会和企业的一项重要责任。由于管道输送介质的易燃、易爆特性，油气管道一旦发生事故，可能引发人员伤亡和环境污染等灾难性事故。其中，高后果区更是高危事故区域，根据国家相关部委的要求需有效防范重特大事故。而远程视频监控预警技术的应用，可自动识别防区内威险事件，并产生预警，从而实现对管线的高效巡检，减少人力、时间成本的投入，提高对危险隐患预警的能力。

关键词：油气输送管道；高后果区；视频监控；预警技术

0引言

2017年12月底国家安全监管总局、国家发展改革委员会、国土资源部、住房城乡建设部、交通运输部、国资委、国家质检总局、国家能源局等八部委下发的《国家安全监管总局等八部门关于加强油气输送管线途径人员密集场所高后果区安全管理工作的通知》（以下称“通知”），通知中指出，要按照《国务院安委会办公室关于印发标本兼治遏制重特大事故工作指南的通知（以下称“通知”）》（安委办〔2016〕3号）和《国务院安委会办公室实施遏制重特大事故工作指南构建双重预防机制的意见》（安委办〔2016〕11号），加强油气输送管线途经人员密集场所高后果区（以下简称“人员密集高后果区”）安全管理工作，有效防范油气输送管线重特大生产安全事故的要求，加快建立健全油气输送管线安全风险管控和隐患排查治理工作机制，深化巩固油气输送管线安全隐患整治攻坚战成果，突出加强油气输送管线途径人员密集场所高后果区安全管理工作，有效防范油气输送管线重特大生产安全事故。”油气输送管道所属企业通过前端监控+人工智能的全新技术方案，实现对管线24小时的自动化、智能化监测，从而实现对管线的高效巡检，减少人力、时间成本的投入，提高对危险隐患预警的能力。

1需求分析

1.1建设需求分析

受管线所在地段、环境等客观环境因素的影响，在不同环境中的监测需求也不相同，通过对现场环境的勘查总结，油气管线监控系统建设需求如下。

1.1.1对高后果区域的监测

高后果区是人员密集、厂房密集或多路口交汇的区域，一旦发生输气管线泄漏等情况，会造成严重后果。对于这样的区域，有严禁特殊车辆通行或进入的特殊法规，而仅仅架设高点监控设备不足以做到不漏看，能及时捕捉可疑场景是提高对高后果区重点关注的迫切需求。

1.1.2对管线周边重型车辆的监测

在管线附近一定范围内的道路上进行机械施工、碾压情况，该行为存在对管线进行严重破坏的高度风险，因此对管线周边道路途径或驻留的重型车辆类型有迫切的鉴别需求。

1.1.3对夜间环境的监测

夜间监控恰恰是薄弱环节，需要耗费过多的人力高频巡线，而结果却不尽如人意。能做到快速发现、快速定位、快速告警、快速确认是夜间监控油管周边可疑警情的诉求，夜视监控的复杂性是智能检测系统的一大突破。

1.1.4远程喇叭进行驱离

当有危害管道安全的行为发生时，巡线人员很难第一时间赶到现场进行制止，因此建设监控系统时应考虑具备远程喇叭喊话功能。

1.2系统功能分析

通过需求分析，对管线沿线实时的监测要求，在设计方案中功能模块需求如下：（1）油气企业均提到对管线的全方位、全天候监控；（2）对于监控区域应该做到随时随地可远程实时情况查看；（3）对监控目标、行为方式能够提供依据进行实时预警；（4）预警信息可提供精确的位置、图像、视频等数据，便于相关人员展开工作部署；（5）对预警的数据可进行存储，如需永久性留存，可支持手动导出相关数据；（6）可根据预警信息自动生成统计表单；（7）支持各部门管理、下达任务、结果反馈等业务流程的处理；（8）实现所有油气企业接入系统，各自获得不同优先级及权限。通过上述分析可以看出，整个系统的解决方案应考虑以下原则：对监测管线进行全线覆盖、可实时查看各个前端传感器的信息、可对监测对象进行检测和分析、能自动生成统计报表、符合告警及处理的工作流程、实现所有企业共享系统。

2系统方案设计

2.1系统主要组成部分油气输送管道高后果区远程视频监控预警系统总体架构主要分为三个部分。

2.1.1各高风险段前端监控点位

前端设备安装于高风险段现场，主要满足以下功能：（1）当危害、破坏管道事件一旦发生时，能实时采集的视频和图片上传至相关属地管理人员预警和推送至系统平台；（2）可实时供管理人员按需浏览现场视频或图片；（3）可根据现场情况，在有需要的地方有针对性部署警灯闪光及语音驱赶广播，达到阻吓效果，及时阻止风险事件的继续发生。

2.1.2属地管理单位监控操作

属地管理单位属于高风险段风险事件的直接管理单位，预警系统主要为该部分用户服务，系统设计中应满足属地管理单位的以下需求：（1）属地管理人员可按相关管理制度，尽量不受时间限制、方式限制、地点限制，可随时随地通过手机APP、电脑或平板客户端实时查看现场视频或图片，进行远程视频巡查；（2）管理人员能被赋予不同的权限和管辖范围，现场风险事件发生时，接收到其管辖范围内的推送报警信息和图像资料，并可开启相应的现场驱赶设备。

2.1.3系统管理平台

系统管理平台是预警系统的核心，其主要功能应满足：（1）平台接入前端监控点位，并对其进行集中管理；（2）平台具备入侵报警检测、录相及预览、APP推送、报警信息分类汇总和统计并生成相应报表；（3）平台支持按需接入无人机管道巡检的实时视频、属地管理人员单兵设备；（4）平台搭配前端监控点位，最终能实现现场管道标记划线，能对指定区域进行报警，并支持去误报功能；（5）平台能长期可靠稳定运行使用；（6）平台应具备一定存储能力，对现场风险事件发生的保留最完整视频图像资料；（7）具备解码上墙功能，便于企业管理中心通过大屏轮巡播放现场图像资料。本技术方案主要针对系统管理平台进行技术方案选型和具体功能要求进行设计，系统管理平台的设计需要重点考虑的技术难点如下：（1）管道站场及阀室大多地处偏远地区，值守人员较少；需要采用智能化程度较高的监控技术，保证作业区及气矿相关管理人员能远程及时有效获得现场事件发生的报警信息及第一手视频图像资料，以便作出相应的有效处理措施，减少误报；（2）管道沿线地处偏远区，监控和网络设备供电也是个难题；供电更多需借助太阳能供电系统、网络在无法接入当地有线网络的情况下，只能借助无线4G信号，方案设计需考虑现场设备总体低功耗的要求，平台设计和实施需要考虑现场无线4G信号的局限影响。

2.2系统管理平台设计

油气输送管道高后果区远程视频监控预警系统管理平台作为多个前端监控资源的汇聚和集中控制点，可管理平台内前端的所有设备，接收监控点位上报的设备和环境信息，满足工作人员对资源共享、实时监控、录像回放、告警处理功能实现的需求。自建输气管道高风险段远程视频监控预警系统主要包括综合安防管理系统、专用智能检测系统、视频图像存储功能及配套网络安全设备组成，以下是对其详细要求说明。图1油气输送管道高后果区远程视频监控预警系统拓扑图

2.2.1综合安防管理系统功能要求

综合安防管理系统支持入侵检测事件的报警、录相及预览、APP信息推送、报警信息统计表、支持单兵设备接入、无人机视频接入。综合安防管理系统测提供系统内的组织、人员、车辆、用户、角色、认证、区域等的配置和管理。已包含：图上监控、事件联动、视频网管。综合安防管理系统能对前端监控设备进行集中管理，并提供视频预览、云台控制、录像回放、图片查看等应用。综合安防管理系统软件授权满足实际需求视频路数、1080P视频接入管理及分发要求。综合安防管理系统软件含视频联网级联网关（支持GB/T28181标准协议级联）及流媒体转发服务模块。（1）利旧资源对接综合安防管理系统平台支持市场上符合标准协议的前端设备直接接入，同时考虑到了其它厂家及非标设备的兼容接入方案。能实现中心平台部署与前端设备建设的技术分隔，使得前端设备的部署和选型具有更大灵活性。综合安防管理系统支持符合GB/T28181-2011、ONVIF、PSIA等协议的设备直接接入，实现视频预览、云台控制、录像回放等操作，实现高性能兼容接入，支持各种操作包括预览、控制、回放等。解决已有前端设备的最大限度利旧的问题。（2）平台功能应用视频基本功能：支持PC端及手机平板等APP端普通监控预览和回放等功能。级联/互联功能：综合安防管理系统通过级联/互联依据GB/T28181-2011设计，提供注册发现、心跳检测、云台控制、实时监控、时钟同步、字符叠加等联网基本功能。运维管理功能：综合安防管理系统配套提供运维子系统，提供综合运维监控服务。视频网管监控可对视频专网中的视频摄像机、平台服务器、编解码器（DVR、NVR）等视频系统相关设备进行巡检、管理。IT网关监控可对视频网上的各项网络设备、服务器、业务系统等IT基础架构进行集中监控管理。视频质量诊断可对视频图像出现的雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡、云台失控、视频信号丢失等常见摄像头故障、视频信号干扰、视频质量下降进行准确分析、判断和报警。增值服务功能：移动接入服务主要用于平台中移动应用的接入，负责移动应用与平台间信令交互和流数据交换。电子地图服务包含瓦片地图服务、静态地图服务、查询服务、编辑服务、聚合热点服务、路径分析服务等，兼容了当前流行的谷歌地图、高德地图、ArcGis、山海经纬、天地图等瓦片地图数据，对外提供统一接口。

2.2.2综合安防管理系统先进性要求

（1）灵活的模块化设计平台基于SOA模式设计，对系统功能体系进行模块化组合，面向服务的开发方式，使系统具备随需应变的特性。SOA架构具有以下优势：基于SOA架构的应用系统功能扩展投资少、周期短、灵活性高；与传统的封闭式软件架构相比，SOA架构更能适应业务流程和系统需求的快速变化；SOA架构能够充分利用原有信息资源，保护数据及减少投资；SOA架构可降低软件系统对硬件资源的依赖程度。（2）扩展与兼容性良好平台支持PostgreSQL9.2数据库，可通过中间件实现异构数据的整合。平台针对现实应用中大量存在利旧的需求，可适应各种品牌的硬件接入，兼容若干国内主流厂商的标准化设备，支持标准GB/T28181、DB33、ONVIF、PSIA设备的接入，兼容若干主流报警主机的接入等，并提供协议接入、SDK接入、主动注册设备接入等多种接入方式，接入更多的第三方厂商设备。（3）下级联网改造便利本方案采用联网网关实现平台间的协议标准化转换，具有如下优势：联网网关作为一个单独的子系统独立运行，屏蔽了平台间的差异性，可以很容易地对下级联网平台进行升级改造，输出标准信令与标准码流，不需改动现有系统，不会影响用户的使用习惯。联网网关具有单独的WEB管理，可实现共享权限管理、联网状态管理、网关性能消耗查询等功能，将平台内部监控以及平台联网做了分离，在架构以及管理上都可以非常清晰，并能清楚定位故障点。联网网关在跨域或跨级访问上可以根据需要灵活设置设备资源共享权限，跨平台访问及控制权限设置可以区分于本级用户，可以满足多级用户管理的需求。

2.2.3专用智能检测系统要求

由于高后果区周边常有临时施工情况发生，且受监管较差。对管道高后果区有大型工程车进入时，系统自动识别，并提醒监控中心人员及时处置。防止第三方施工对管道产生破坏。系统采用可两种方案进行车辆识别，一种为AI智能前端进行实时分析，识别结果上传至平台记录告警信息并联动告警。第二种为低功耗前端定时抓图+后端智能服务器进行车辆识别。两种方案都可完成五种工程车辆检测（平台前期支持检测：挖掘机、推土车，后期可自主训练检测：渣土车、泵车、吊车）。专用智能检测系统支持区域入侵检测，要求集IPC接入、存储、管理、控制、智能分析于一体；专用智能检测系统满足管道虚拟标记和防区精确入侵检测；专用智能检测系统支持大型工程车辆智能识别（挖掘机、推土车、渣土车、泵车、吊车）；专用智能检测系统可满足视频或图像接入轮循检测或实时视频分析检测；专用智能检测系统要求实现挖掘机、推土车精确分析报警，后期可支持用户自主训练或待厂家训练增加针对、渣土车、泵车、吊车）检测算法。

2.2.4视频图像存储功能

预警平台视频图像存储设备采用流媒体协议写入存储的架构模式，可以使存储有更多的灵活性，做更多的工作，比如视频切割，文件压缩，文件加密等等，同时使得视频点播变得更加简单快捷。存储设备技术要求如下：（1）存储设备技术框架：采用控制器架构，模块化无线缆设计，保证系统稳定性；设备配置高性能64位四核处理器，16GB高速缓存（可扩展至32GB），采用PCI-E3.0总线技术和SAS3.0高速I/O通道技术，为系统整体性能奠定坚实的硬件基础。（2）存储设备容错机制：存储设备提供纠删码基础上创新的超容错网络RAID技术，既具备传统网络RAID的多硬盘/多设备容错机制，还可以在故障硬盘/设备超过冗余数量时继续提供数据读写服务，为数据和系统提供超可靠的安全机制，适用于数据安全要求高的应用场景。存储设备需支持N+M：K冗余机制，M块故障盘、K台故障设备时，数据不丢失，业务不中断；超过M块故障盘、K台故障设备时，业务不中断（M、K最大值为4）（3）存储设备流数据管理：基于流媒体的底层管理结构，消除文件系统损坏导致文件不可读或丢失，覆盖写入不产生文件碎片。支持视频流、图片、智能流混合直存。支持前端以GB、RTSP、ONVIF、PSIA等协议接入。配备存储接入软件（主要包括录像任务管理、录像服务、设备状态管理和部分流媒体转发服务等功能）及存储软件（负责执行具体的视频数据读写操作）。（4）存储设备运维管理：提供集中运维功能，多设备可集中管理；提供批量换盘/设备功能；提供丰富的告警管理方式，支持指示灯、手机短信以及邮件等告警方式，提升设备维护效率。（5）存储设备空间要求：要求满足全网监控点位所需视频图像或图片30天存储空间要求，与综合安防管理系统和专用智能检测系统配套。

2.2.5配套网络安全设备

油气输送管道高后果区远程视频监控预警系统要求租用运营商互联网专线，采用静态路由接入并配套租用相应固定IP，带宽按摄像机数量和视频码流进行选配。系统配套网络安全设备为企业级VPN防火墙，要求具备传统防火墙、VPN、入侵检测、防病毒、数据防泄漏、带宽管理、ANTI-DDOS、URL过滤、反垃圾邮件等多功能一体安全设备；最大吞吐量、IPSec吞吐量、并发连接数按照接入摄像机数量和视频总码流进行选配；防火墙性能：入侵防御（IPS）、防病毒（AV）、数据防泄漏（DLP）、上网行为管理及审计；支持基于应用的QoS优化、负载均衡、智能策略管理Anti-DDoS。

3结语

以上是油气输送管道高后果区远程视频监控预警技术方案的内容。该方案从油气输送企业对油气输送管线高后果区安全隐患监管及完善应急预案层面考虑，构建一整套面向用户的应用系统，该系统通过智能化手段对各类监测目标物体的自动识别，帮助用户预防或发现油气管线高后果区入侵与驻留、第三方造成管线破坏事件，通过实时监控预警提醒，实现提升管线安全保护能力的目标。

作者：钱勇 单位：中国石油工程建设有限公司西南分公司