G的油田作业可移动视频监控系统方案书.docx

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G的油田作业可移动视频监控系统方案书

作业可移动无线视频监控系统

设计方案书

（兼容3GEVDO/CDMA1X）

二○○九年十月

一、前言

随着中国经济的快速发展，石油天然气等能源产业在国家经济中的地位愈加显著。

实现高效安全生产，实行数字化远程管理，有效控制生产作业过程中的关键技术环节，实现大规模生产作业所要求的统一、协调、高效、远程调度指挥、监管和控制是目前众多大型企业所企盼的。

由于采油平台自然环境条件恶劣，油田点多、线长、面广，为满足油田作业、易燃易爆岗位、野外油井泵站和生产要害单位实时动态图像监控的需要，为使采油中心平台上的值班人员能实时监控到其它分平台上的现场情况，及时发现安全隐患问题，需对采油平台进行图像报警监控并传输至中心平台。

由于自然条件恶劣，建设采油平台安全监控系统无论在技术上还是在施工建设上都存在一定难度，为了该项目能够顺利地实施，我公司率先开发出“作业远程无线视频监控系统”，为管理人员安装“千里眼”，实现对油井、现场的实时图像监控。

整套系统有很好的可扩展性，可靠性和安全性，具有较高的推广价值，能够实现石油平台图象监控的目的。

基于无线公网传输视频技术建立视频监控平台，实现无线数据通讯，具有安装开通快捷、维护迁移方便、造价低等诸多优点。

在方圆几十平方公里的油田开采区域内，在作业车辆、各单井、计转站和联合站等生产现场，设置无线视频监控点；在油田总控室，建立系统监控中心。

电脑当上“采油工”、“巡检员”，为管理人员装上“千里眼”，实现生产作业岗位现场数据、图像、采集、传输、分析、告警、监控及处理功能。

解决目前人工采集参数不及时、精度低的问题，实现油井工作状态远程监控，降低工人劳动强度，同时还可以实现减少用工人数的效果

“作业远程无线视频监控系统”的实施，把油田作业视频图像传送到油田生产监控中心，实现生产管理由人工巡检、经验管理向生产过程实时在线监测、动态指挥转变，实现油田生产管理遥视、遥控功能，提高生产效率，节约维护费用，保证员工安全。

为推动油田的管理逐步向自动化、综合化、集中化、智能化、可视化方向发展提供有力的技术保障。

二、系统的设计原则

“作业远程无线视频监控系统”设计本着合理、实用、可行、可靠原则，组网简单、扩容方便、标准开放、功能全面，适用于大中型的多点、远程、实时、集中监控系统，实现集散式监控、报警、录像、智能化检索、系统管理及设备在线维护等诸多功能；保证最大限度地发挥用户的资金效用；采用当今先进、成熟的技术设备，力求软硬件系统具备最高的性能价格比；具体概括为以下几个方面：

2.1系统的可靠性、稳定性

系统是建立在3G-EVDO/CDMA1X/GPRS/EDGE通信平台上，设备具备在恶劣环境（狂风、暴雨、冰雪）下持续正常工作的能力，整机可长时间连续工作（≥10000小时）。

2.2系统的安全性

系统采用MD5算法实现与ICP之间的相互认证。

当需要安全的数据传输时，可采用TLS层连接。

采用防火墙技术来保证物理层、链路层及IP层的安全，可根据传输业务类型的不同设定不同安全级别、选择不同的加密算法进行加密，可支持DES，RSA加密算法。

多媒体数据通信采用DRM加密，控制指令及数据通信采用SSL加密。

2.3系统的可操作性

产品操作简单，使用方便，无须记忆复杂的操作方法或指令，在初次安装时进行相关的设置，而全部的初次设置由专业人员完成.

2.4系统的可扩展性

系统设计留有充分的余地，以便日后比较方便地进行系统扩容。

2.5系统的先进性

设备集无线通信、嵌入式系统、图像压缩、DSP等多种先进技术于一身，用户可以通过各种途径查看现场的实时照片，无论用户身处何方，都可以随时随地获取所关切的监控现场信息。

2.6系统的可维护性

设备可以通过授权用户进行远程控制、管理、维护，只需短信就可以配置设备的各种参数，无需人员到基站进行现场设置，节约时间和运输成本。

2.7系统的性价比

该系统比传统有线视频监控成本造价低，技术更先进，功能更强，技术延续性和可升级性更强。

三、

系统的设计要求

现在有一个油田作业无线视频监控项目，预计使用无线公网来进行视频图像传输，无线公网即基于移动、联通、电信公司的3G-EVDO/WCDMA/CDMA1X/GPRS/EDGE的无线网络。

具体要求如下：

（1）新建32套无线视频监控终端系统，安装在作业车上，对作业车的作业进行视频监控；

（2）每台作业车监控终端安装一套TM730（EVDO/WCDMA/TD-SCDMA网络可选）终端主机，一台云台高速球；

（3）在油田作业监控中心电脑上安装TOPMON监控管理平台，对每一台作业车进行远程监控管理。

四、系统的工作组成

4.1系统工作示意图

作业远程无线视频监控系统示意图

4.2系统工作原理

摄像头采集到的模拟视频信号，如：

作业车作业图像，送到TM730无线视频终端，经过数字化、视频压缩编码后，通过3G-EVDO/CDMA1X/GPRS/EDGE无线网络、Internet网送到视频监控中心，在监控中心上对视频流进行解码，即可看到摄像头拍摄的现场视频画面。

具体为，通过远程数据图像采集器从CCD摄像机采集模拟视频信号，然后把图像数据进行编码和压缩成为数字视频数据。

最后利用3G-EVDO/CDMA1X/GPRS/EDGE无线传输模块将图片及现场数据以IP包的方式发送到图像数据监控服务器。

图像数据监控服务器和图像数据监控客户端分别是装有远程图像监控服务端软件和客户端软件的PC机，它们都连接在互连网络上，由于远程数据图像采集器没有固定的IP地址，所以客户端主动去浏览监控图像和设置监控参数都是通过服务器来中转的。

监控中心通过图像数据监控客户端实时浏览观测各监控点的现场情况，维护监控人员通过从现场发送来的视频、图片、等数据进行分析比对，如出现异常的预警信息，即立刻作出相应的应急处理，以确保油田作业的安全运行。

五、系统的重要组成部分及指标参数参考

5.1TM730远程图像采集主机子系统

远程图像数据采集主机示意图

（1）嵌入式设计，内置3G无线Modem，独立工作，体积小，功耗低，高可靠

（2）4路视频输入，内置双模式视频压缩编码器，压缩模式可在线选择，最高分辨率704x576（PAL）

（3）支持双向测控数据复用，1路视频+2路双向串行数据可同时传输

（4）内置3G网络通讯控制协议及TCP/IP协议

（5）压缩编码器-1：

高质量H.264+活动视频压缩编码，160x120-704x576多种格式

（6）压缩编码器-2：

JPEG静止图像压缩编码，160x120-704x576多种格式

（7）传输速度：

平均15～20帧/秒（彩色CIF，EVDO）

（8）支持动态或固定IP地址方式，支持域名解析，多种触发启动模式

（9）2路双向辅助串行口可控制云台镜头，可连接串行用户设备

（10）两路数字量输入/输出，支持外部开关量触发，支持报警前后现场录像

（11）支持事件短信提示

（12）接收软件支持网络客户端共享浏览

（13）电源：

DC7.6V～25V,待机功耗约0.5W,运行功耗1～3W

5.2高速球摄像头子系统

高速球摄像头示意图

采用索尼一体机芯，高亮红外灯设计，实现真正的无暗角。

本款产品使用多种安装结构方式，安装方便，故障率小。

在显示方面，采用了最新技术，显示效果更为细腻。

独有的防高磁辐射隔离电路、防低寒自动加热模块，内置高灵敏温度传感器，球机可根据自身温度自动控制内部加热器的开启与关闭。

同时，集成了业内全功能高速球机的功能，如英文菜单、菜单锁定、等功能，更为智能化。

（1）图像传感器1/3”SONYSuperHADCCD

（2）有效像素PAL：

500（H）x582（V）　　NTSC：

510（H）x492（V）

（3）信号系统P制/N制

（4）水平清晰度彩色520线/黑白570线，22倍光学变焦，可拉伸400m

（5）内置镜头6mm

（6）信噪比大于48dB（AGCOFF）

（7）Y特性0.45

（8）最低照度0Lux（红外灯开启）

（9）快门速度1/50秒至1/100,000秒

（10）视频输出1.0Vp~p75Ω（BNC）

（11）电源功耗DC12V，120mA（红外灯开启时，最大电流300mA）

（12）外壳铝合金（黑色或银白色）

（13）具有清晰的红外夜视功能。

（14）红外灯照射中距离50m

（15）红外波长850nm

（16）红外灯自动开关夜晚/白天/开关

（17）操作温度-40°～60°

（18）环境温度0～95%（无冷凝）

（19）防护等级IP66、全天侯防护罩，TV1500W防雷、防突波和防浪涌保护

5.3TOPMON监控中心（环境指标要求）子系统

监控中心示意图

硬件环境要求：

（1）CPU奔腾2.6GMhz

（2）内存1G

（3）显示卡NvidiaGeforceFX5200或者ATIRADEON7000（9000）系列128M显存，显卡需支持硬件缩放功能

（4）操作系统32位简体中文\英文Windows2000、WindowsXP、Windows2003、WindowsVista和64位简体中\英文Windows2003、WindowsXP、WindwosVista等操作系统

（5）软件环境IE6.0以上版本，DirectX8.0以上版本，TCP／IP网络协议

（6）系统需求安装本软件的PC显卡需支持图像的颜色转换及缩放，目前已测试的有NvidiaTnt/Tnt2、GeforceMx200/400/420/440Fx5200/5600等系列，ATIRadeon　7000/7200/7500/8500\9000/9200/9500/9600等系列，MatroxG450/550，INTEL845G/865G等系列显卡。

注意显卡的驱动必须支持硬件缩放功能。

5.4监控中心的软件设计子系统

（1）.图像监控系统的软件

a.无线图像监控系统服务器软件

无线图像监控系统由图像编码器（也称为前端）、图像监控流媒体服务器和客户端监控软件组成，图像编码器将实时采集的图像经压缩编码后，通过3G-EVDO/WCDMA/TD-SCDMA/CDMA1X/GPRS/EDGE网络发送到流媒体服务器，客户端监控软件登录图像服务器站点，实现实时图像浏览、监控。

服务器主要由图像监控服务器和存储服务器组成，图像监控服务器负责整个系统的连接和运行，存储服务器是可选组件，主要用于集中存储图像数据文件。

同时，可选用动态域名解析服务器，配套使用，方便图像编码器的配置和管理。

图像监控服务器是系统的核心，负责连接前端图像编码器与客户监控端，并进行图像数据和控制命令转发，同时连接和管理存储服务器中的图像数据，以及管理系统中的各种设备和资源，包括图像流管理、录像管理和用户管理等。

b.无线图像监控系统客户端监控软件

无线图像监控系统由无线图像编码器（也称为前端）、图像监控流媒体服务器和客户端监控软件组成，图像编码器将实时采集的图像图像经压缩编码后，通过网络（无线或有线）发送到流媒体服务器，客户端监控软件登录图像服务器站点，实现实时图像浏览、监控。

客户端由监控器和播放器组成，监控器用于实时浏览、管理图像，播放器用于播放存储的图像文件，使用监控器软件登录图像服务器站点，能够实现多画面图像浏览监控，同时提供多站点（服务器）登录、图像参数控制、PTZ控制、逻辑分组和分组轮跳等功能。

客户端软件特点：

（1）精心设计人性化用户界面，操作方便、舒适；

（2）多站点登录、连接；能同时支持16个在线站点；

（3）多画