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基于3G網絡的油田井口視頻監控系統
--3G視頻監控
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基于3G網絡的油田井口視頻監控系統

一、    引言

隨著3G網絡在中國的快速發展,無線帶寬滿足視頻實時傳輸,一種服務于油田監控的新技術展現在了眼前,那就是利用現代3G通信技術所開發的最新型的無線視頻實時傳輸方式——無線視頻終端和計算機及網絡所組成的系統對油井井口進行實時監控,監控井口各種設備的作業?梢愿纳颇壳坝纱罅咳藛T到現場每日定時檢查設備運行情況,只要工作人員在辦公室就可以監控多個井口。由于油井數量多且分布范圍由幾十至幾百平方公里,之前的方式比較浪費勞力物力,并且影響了設備監控實時性,甚至準確性。所以油場的信息化、實時化就顯得極為突出。隨著計算機技術、3G通信技術的發展,石油天然氣行業生產監控系統也得到了很大發展。
本文討論的系統基于下述觀點,即目前的以計算機、TD/EVDO/WCDMA網絡為基礎的油田井口視頻監測系統可大大提高油田生產效率,降低綜合成本,實現油田生產、管理的快速化、信息化。

二、    系統概述:

1.        系統基本結構

如圖1所示該系統由三部分組成:裝在井口的Lenz 3G視頻終端,中心服務器和客戶端組成。3G視頻終端通過紅外攝像頭監控井口的實時工作情況,視頻信號經視頻終端處理后,通過無線網絡(TD/EVDO/WCDMA)和Internet 10M專網傳給中心服務器的,經中心服務器的處理和存儲,供客戶端隨時查詢。

2.        終端設備

該方案終端設備包括紅外攝像頭和3G無線視頻終端LZ8713S。
紅外攝像頭作為攝像部分,它的作用是把系統所監視的目標,即把被攝體的現場圖像變成電信號,然后送入監控系統的傳送分配部分進行傳送。攝像部分的核心是攝像機,它是光電信號轉換的主體設備,是整個監控系統的眼睛。
嵌入式LZ8713S無線視頻終端是現代計算機技術、多媒體技術的結晶,是整個監控系統的核心。該主機具有全實時錄像,云臺鏡頭控制,全實時監視等功能。它主要是對攝像機采集的模擬圖像進行數字化處理,然后記錄在計算機或者內置的硬盤上。計算機上保存圖像信號的主要好處是圖像在保存過程和回放過程不會引起失真,清晰度高,保存時間長,不用頻繁的更換存儲設備。而且該主機使用方便,軟件清晰明了,一般人只要稍加培訓即可使用,并具有方便的聯網功能,網絡中的任意一臺計算機只要被授權都可以觀看。將視頻信號、云臺控制線、等等信號線接入我公司的LZ8713S無線視頻終端,通過嵌入式系統的壓縮、編碼,直接發送到以太網上。
專為無線視頻監控設計,采用高性能DSP實現音、視頻壓縮,圖像編碼符合H.264標準。適用于TD/EVDO/WCDMA 3G網絡,網絡覆蓋率高。配合監控系統軟件能夠組建大規模、分布式移動監控平臺,廣泛應用于環境監測、森林防火等野外布線困難或需要移動的監控領域。
LZ8713S產品特點:
² 超低碼率H.264編碼算法
² 采用數據流加密技術,保證網絡通信安全
² 獨特的動態信道自適應技術,畫面流暢
² 雙向語音傳輸,平均延時可控制在3秒
² 通過移動視頻網關實現碼流分發,系統架構合理
² 配置多種PTZ協議(可擴展),支持工業標準的控制I/O
² 嵌入式結構設計,內置硬件狗,保證系統穩定可靠運行
² 遠程實時監控,雙向語音對講,實時接收車輛報警信息
² 支持電腦瀏覽,手機瀏覽,監控中心電視墻瀏覽多種觀看方式
² 內置GPS定位功能,實時監控車輛位置,對偏離路線、超速、異常停車等可疑行為立即報警
² 多角度音視頻及GPS運動軌跡同步錄像,低碼率H.264編碼,圖像清晰流暢,節約存儲空間
² 車載9-32V寬電源設計,滿足任何車輛直接供電
² 獨創的SD卡錄像存儲專用存儲結構,容錯性強,異常斷電時數據不會損壞或丟失
² 支持遠程無線下載錄像片段,支持多路同步播放、運動軌跡同步播放
² 用鼠標、遙控器或鍵盤均可操作,使用方便靈活
² 預留模擬、數字輸入接口,外接車輛行駛儀、傳感器等,記錄車輛運行狀態
² 支持無線待機功能,可通過報警、短信、定時等方式觸發設備上下線,節約無線網絡資費
² 3G多種無線網絡可選
² 定時開關機功能,防止人為忘記關機,保護車載電瓶
² 三級減震結構設計,提高系統可靠性
² 系統支持在線遠程升級,使用維護方便
² 嵌入式系統設計,內置硬件看門狗,可7*24小時連續運行

3.        中心服務器

主要的部分有通信服務器、視頻服務器、數據庫服務器和應用服務器。中心服務器的操作系統為window2003,同時要求服務器必須有的IIS6.0、MS SQLserver 2005、NetFramework1.1和Mapx4.0。然后在通信服務器上裝管理服務器和終端服務器軟件;應用服務器上安裝網站和WEB服務軟件,數據庫服務器要安裝數據服務器和數據庫腳本;視頻服務器由音視頻壓縮解碼軟件、輸入輸出通道、網絡接口、系統軟件管理等構成。
3.1通信服務器
通信服務器主要負責通過設定的通信規約和接口與3G視頻終端設備進行通信,獲取現場設備所錄的視頻并將視頻資料存到視頻服務器,或中心或客戶端通過它向現場設備發送數據和指令。通信服務器軟件應具備以下基本功能:
1) 對終端設備進行時間同步;
2) 將處理過的數據存入實時數據庫;將收到視頻實時上傳到視頻服務器上,經視頻服務器處理;
3) 通道質量監視:對通道的速率、誤碼率等指標進行監測,并隨時做出統計結果
4)接受應用服務器發出的指令。
3.2 數據庫服務器
數據庫服務器為應用服務器提供服務,這些服務是查詢、更新、事務管理、索引、高速緩存、查詢優化、安全及多用戶存取控制等。
C/S模型中,數據庫服務器軟件(后端)主要用于處理數據查詢或數據操縱的請求。與用戶交互的應用部分(前端)在用戶的工作站上運行。它們的連接軟件是:
²  數據庫服務器應用編程接口API,
²  通信連接軟件和網絡傳輸協議TCP/IP。
²  公用的數據存取語言──SQL 2005
3.3視頻服務器
視頻服務器主要是提供音視頻解壓功能,完成圖象數據的差值和復原等。管理服務器軟件安裝完成后,配置錄像資料的存儲路徑,用戶可根據需要使用管理服務器端的管理器軟件修改配置,系統支持錄像資料的網絡分布式存儲,為大容量、多分布點的存儲提供了可能。通常一路提供每秒2 0幀可選的CIF格式圖像,24小時錄像占用空間在500M。
3.4應用服務器
應用服務器負責接收用戶終端的請求,通過訪問實時數據庫向用戶返回所需的數據,在必要時向通訊服務器發出指令。油井應用服務器軟件應至少提供以下基本功能:
① 系統應能對用戶采用基于組的權限控制方式,對終端采用基于區域的控制方式;
② 系統向用戶提供以下權限:系統管理、終端管理、控制、瀏覽,能控制每個用戶對每個終端的訪問權限;
③ 系統管理員負責注冊(修改)新用戶,并為用戶分配權限;負責維護系統級參數;
④ 一般授權用戶可以添加(修改)其管轄范圍內的終端的配置參數。

4.        客戶端

該方案的視頻監控平臺采用C/S結構,無線終端的視頻數據實時上傳給中心服務器端,客戶端訪問中心服務器,實現視頻查詢,同時可以通過中心服務器對終端設備下發命令和數據?蛻舳说挠布蟛恍韬芨,一般PC機就滿足,方面于油田各部門人員安裝使用。軟件上只需在PC機或特定的計算機上安裝NetFramework1.1、Mapx4.0和客戶端軟件包。友好的客戶端界面,易于操作。
客戶通過客戶端可以注冊分組和用戶和終端設備,便于各級用戶的權限管理和各油井區分管理,設備正常運行就能與中心服務器正常通信,在客戶端就可以看到設備上線,可查看視頻和其他相關信息。
4.1 客戶端界面
安裝成功后顯示圖標如圖2,雙擊圖標后打開用戶登錄窗口如圖2
          單擊設置,打開服務器參數配置,修改中心服務器的IP地址,port默認:5771,如圖4確定后返回用戶登入窗口。
       填上相應的用戶名和密碼,第一次安裝,默認的管理員帳號為admin,密碼1111,然后登入客戶端平臺界面如圖5。
                                  4.2客戶端平臺菜單
       4.2.1系統
配置客戶端的一些自定義信息。在這里你可以配置第一,第二地圖(默認顯示第一地圖,可以在菜單,窗口管理進行切換),預置短消息,選擇報警的聲音文件,配置需要搜索的地圖圖層,選擇報警時的處理方式和顯示方式,配置終端設備各狀態下的顏色,配置程序的名稱等                   
 圖6 系統配置菜單
用戶管理:修改任何一個的密碼(操作員才有此權限)
圖7    修改用戶密碼
 
   4.2.2修改本操作員密碼
 
4.2.3文件菜單,選擇“打開視頻”則視頻窗口會從地圖切換為視頻
4.2.4窗口菜單,前面打鉤項就表示平臺界面講顯示改窗口,否則就改窗口就隱藏
 
4.2.5注冊分組
選擇菜單欄的“注冊分組”,打開對話框,選擇分組所在的上一級分組,填上分組名稱,分組級別,聯系人及聯系電話,保存。如圖11,
注冊車輛就是注冊終端設備,只有執行了這一步,中心服務器才能識別訪問中心的具體為某臺終端,才能開始通信。該C/S系統是以車載手機號識別終端,故這里所填入的車載手機號必須與配置里的電話號碼一致。
4.3客戶端平臺窗口
4.3.1 平臺共有3個窗口:車載資源管理器、視頻窗口和日志窗口,窗口顯示或隱藏可通過窗口菜單選擇。
1)  車載資源管理器顯示是當前操作員權限可看到的終端設備。
2)視頻窗口,雙擊某一路,當路顯示會在全窗口顯示和1/4窗口顯示切換。要看某臺設備的視頻時只要將車載資源管理器上某臺設備圖標直接拖到某路就可以看設備上該路的視頻。
                          其中視頻畫面上顯示當前日期、時間及目前傳輸視頻流的幀數,位數等,
3日志窗口:日志欄可看到客戶端啟動的時間,車輛欄看到曾成功登入的設備,灰色的表示當前設備沒登中心,青綠色的表示設備登上中心。
5.1實時監控
²  圖像清晰、實時性好,根據網絡情況,傳輸速率最高25幀/秒。
²  可對每路視頻通道的地點名稱設置。
²  查詢方便,使操作人員可以通過地點組名稱選擇監控。
²  可以對各通道視頻信號進24小時不間斷錄像。
²  監控終端都具有定時輪巡切換功能。
²  抓拍功能,獲取某個瞬間的畫面圖像,以JPEG格式保存。
5.2加密控制功能
²  視頻服務器和遠程監控機的控制延時不超過5秒。
²  確;赥CP/IP傳輸的可靠性,丟包率不大于1%。
²  客戶端可遠程控制云臺動作、攝像機焦距和繼電開關。
²  用戶分控制優先級,同時提供低權限用戶協商控制機制。
5.3錄像檢索功能
²  系統具有完善的錄像服務:人工錄像、計劃錄像和報警錄像,可存儲、檢索、備份;
²  系統提供了智能化快速檢索回放錄像資料的功能,可按時間、地點、攝像機、報警事件等要素進行檢索,大大降低了檢索時間和復雜程度,使用戶可以迅速地查找到需要的錄像資料;胤庞兄饚、慢放、常速、快速及放大/縮小等多種方式,并可以將任意一副回放圖像存放成JPEG格式的圖像。
5.4管理功能
²  用戶管理:提供了用戶帳號的開戶、修改、刪除、密碼修改等維護操作;對于每個用戶總公司管理員可以指定他有權進行操作(包括瀏覽/控制/管理)的監控點集合。用戶只需要登陸服務器即可以對給予他授權的相應設備進行操作。
²  設備管理:提供了對監控工作站及其下屬通道監控點的添加、刪除、修改等維護操作;對監控工作站按區域進行層次化樹狀管理;當監控工作站啟動和服務器連接成功后,服務器將自動獲取監控工作站及其下屬通道的連接信息,存儲在動態數據庫中,用戶登陸后可以瀏覽到被授權的在線監控點。
²  權限管理:站點畫面選擇和切換由公路公司監控中心值班員統一調控,相關用戶通過局域網共享視頻圖像資源,有特殊要求可通知值班員操作實現。

三、    結論

使用現代通信和計算機技術對抽油機進行遠程監控對于及時、準確、全面地掌握石油設備運行情況,進行科學決策有著十分重要的意義,主要有以下幾點:
(1) 可降低工人勞動強度,提高生產率
傳統的方法,工作量大而繁重,費用高,特別在環境惡劣的油井,若設備運行不正常,無法獲取實時信息,嚴重影響生產,采用實時視頻上傳,人只需室內進行,大大降低工人的勞動強度,同時可減少冗余人員,利于降本增效。
(2) 便于及時掌握生產情況,利于科學管理
傳統的到現場監控方法,通常難以及時、準確、全面直觀、高效、連續地反映設備運行狀況。實現油井的遠程實時視頻監控,管理人員在辦公室或各個測點上就可以直觀地看到所有抽油機的工作情況。隨著無線通訊網的發展,各級管理部門可隨時掌握一線的生產情況,真正做到運籌帷幄之中,決勝千里之外。
(3) 便于及時發現問題,提高工作效率
實現抽油機的實時遠程監控,可以及時發現油井井口作業是否正常等情況,從而有效地防止設備損壞,減少停機時間。抽油機運行過程中,油井的機電設備難免會出現一些不正常情況,有些情況如能及時發現并處理,就可以減少或避免油井故障,減少經濟損失。
 
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公司簡介
產品目錄
供應信息

公司名稱: 廈門藍斯通信股份有限公司
聯 系 人: 莊躍峰
電  話: 0592-5984531
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地  址: 廈門市軟件園二期望海路19號樓1F
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