勝利油田視頻集成應用平臺構建與實施

計洪圖

摘 要：為全面掌握企業關鍵裝置、重點生產區域和要害部位視頻監控，勝利油田按照“統一規劃、統一標準、技術先進、穩定可靠、資源共享、信息安全”的原則，搭建視頻集成應用平臺，開展視頻集成整合、區域化部署實施以及視頻數據智能分析模型研究等工作，為油田轉變發展方式、提升發展質量和效益提供了有力支撐。

關鍵詞：平臺建設 集成應用 指揮聯動 區域化部署 智能分析

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（c）-0001-07

油田在國家經濟和其所在的地方經濟中承擔著重要角色，保障石油開采、油氣運輸、綜合治理、安全生產等各個環節相關設備的正常運轉成為石油企業的重要工作之一。“十三五”以來，油田信息化建設按照“十三五”規劃部署，緊密圍繞增儲上產、安全環保、節能降耗等中心工作，強化頂層設計，深化信息化與勘探開發的深度融合，持續推進視頻集成整合，視頻集成應用在生產經營管理中發揮了重要作用。

1 實施背景

隨著油田視頻監控建設應用不斷深入，統籌規劃不到位、聯網共享不規范、管理機制不健全等問題日益突出，嚴重制約了視頻建設和資源的有效利用。

綜合考慮生產、安全、綜治等視頻應用需要，為規范視頻建設、加強資源整合、保障共享共用，油田開展了視頻集成應用平臺的構建與實施相關工作，以實現全局視頻監控資源的統一管理、資源分配和服務發布，確保各業務部門可以按需授權使用視頻監控資源。

1.1 視頻集成應用與業務系統相融合

視頻系統未來的發展趨勢之一是更多地與業務相融合，視頻系統進一步把作業監督、生產管理等業務功能融合到現有的系統中來，提高了油田單位信息化管理水平和運行效率，同時降低了經濟成本。

通過油田級視頻聯網，視頻平臺通過大量的視頻前端設備收集了視頻信號和其他數據。通過進一步數據統計、數據挖掘、數據分析技術，能夠發現視頻系統中規律性的信息，找到監控重點，有效提高生產效率和安全防范水平。

1.2 視頻監控規模的不斷擴大，帶來的視頻大數據時代

大數據時代的視頻監控在油田生產監督中無處不在。它的應用靈活機動，管理人員可以隨時根據現場發生的狀況，結合通信系統，做出快速準確的指揮。

視頻集成應用是視頻監控領域發展的高階，涉及到信息技術的創新應用。油田生產中的監控系統可視化管理在多個業務領域得到應用，讓管理人員及時發現現場情況，提供準確的現場信息，有助于管理指揮人員及時了解現場真實情況，做出精準的決策。

1.3 視頻智能分析技術的深化應用

在大數據時代，智能視頻分析技術越來越重要。智能視頻分析依賴于視頻算法對視頻內容進行分析，通過提取視頻中關鍵信息，進行標記或者相關處理，并形成相應事件和告警的視頻監控方式，生產管理人員通過各種屬性描述進行快速檢索。視頻監控技術借助處理器的強大計算功能，對視頻畫面中的海量數據進行高速分析，獲取人們需要的信息。

傳統方法需要把視頻從頭到尾順序播放，生產管理人員需要數倍于原始視頻的時間才能審看完成，因此需要連續加班進行視頻的審看，無法解決信息分析的問題。智能視頻分析技術對視頻中運動的物體等進行檢索和排除，可以從海量信息中迅速搜索到需要的信息，較大地提高了工作效率。如人臉識別比對系統，信息管理部門通過搭建人臉識別比對系統，建立人臉捕捉數據庫，將人臉信息歸檔，并與個人身份建立關系，在實際運用過程中采用人臉搜索、黑名單布防、陌生人識別等多項智能分析技術，提高視頻監控的防范功效，讓可疑分子無可遁形。

2 內涵及創新點

2.1 主要內涵

建設油田集中統一的視頻集成應用平臺，為油田生產運行、安全環保、綜治維穩、反恐防范、應急指揮等視頻應用提供技術支撐，實現油田與二級單位之間視頻監控的集成共享，為業務系統提供標準的視頻服務，為未來勝利油田視頻云建設打下堅實基礎。其內涵主要包括以下幾個方面。

（1）健全視頻監控系統建設體系。

加強頂層設計，編制《視頻監控設備ID編碼標準》、《視頻信息聯網傳輸、交換、控制標準》等相關標準規范，統一設備編碼和命名規則、統一視頻信息流傳輸交換標準、統一分配IP地址。

（2）完善視頻監控系統應用體系。

建設油田視頻集成應用平臺，進行油田視頻監控集成整合，構建油田統一的視頻管理、服務平臺，實現全局視頻監控資源的統一管理、集中控制、資源分配、智能調度，實現視頻監控與應急指揮的集成聯動。

（3）加強視頻監控系統管理考核。

對視頻監控的在線率和計劃外中斷時間進行考核，上升到事故管理層面，并形成視頻信息流事故（件）中斷報告，加強網絡地址、賬號、密碼變更管理。

（4）建立油田特色的智能分析模型。

建立一套符合油田特定場景和動作特征的油田視頻大數據庫和分析模型，利用計算機視覺和視頻分析技術對視頻場景進行智能分析，增強對異常情況的快速反應能力，保障安全生產。

2.2 創新成果

主要創新點：以“統一標準、自主可控”為原則，研發了一套視頻集成應用平臺，實現用戶管理、監控管理、流媒體管理、存儲管理等功能，實現各類不同來源、不同格式圖像資源的數字化、網絡化集成接入，平臺接入的視頻監控信息統一授權控制，實現視頻資源的可控授權共享，滿足油田生產、安全、綜治等各類業務的全局視頻共享需求。

3 主要做法

為全面掌握企業關鍵裝置、重點生產區域和要害部位視頻監控，主要做法如下。

3.1 建設油田視頻集成應用平臺，提高油田視頻整合的效率

基于Web實現對該軟件的遠程訪問管理，負責整個監控系統的集中權限管理，提供對前端設備的巡檢功能，提供對前端設備及存儲服務器的定時校時功能。

（1）集成應用平臺服務端、客戶端模塊開發。

基于標準SIP、RTCP、TCP、FTP協議和私有協議，實現各類視頻資源統一綜合管理、分級調度、數據信息集中顯示等。

（2）視頻服務模塊開發。

由視頻接入模塊、視頻管理模塊和視頻輸出模塊組成，實現輸出視頻源、視頻轉發/分發、視頻接入和視頻管理等功能。

（3）視頻處理模塊開發。

由視頻中轉模塊、視頻轉碼模塊、視頻處理模塊組成，實現視頻中轉、視頻轉碼、視頻處理等功能。

（4）視頻應用模塊開發。

由視頻混碼、視頻轉發、視頻處理模塊組成，實現視頻混碼、視頻轉發、視頻流呈現等功能。

（5）軟交換模塊開發。

基于標準SIP協議，使用C、python和java語言開發，實現音視頻一鍵聯動、統一管理。

3.2 進行油田視頻整合，實現油田各類視頻資源全接入

在油田視頻集成應用平臺的基礎上，進行油田視頻監控集成整合，構建油田統一的視頻管理、服務平臺，實現全局視頻監控資源的統一管理、集中控制、資源分配、智能調度（見圖1）。

（1）功能模塊開發。

開發生產監控、綜治維穩、安全環保、反恐防范、視頻會議、應急指揮等業務菜單6項，開發視頻管理、權限管理、錄像管理、資源管理等公用功能18項。

（2）視頻對接接口開發。

完成視頻集成對接接口開發，獲取各廠家視頻調用接口API，實現調用接口API預覽視頻功能。

（3）第三方應用對接接口開發。

完成接口對接及開發，實現第三方應用與視頻集成應用平臺協議對接，并向第三方應用提供視頻預覽功能。

（4）視頻集成接入。

采集二級單位視頻數據資源，完成生產監控、安全環保、綜治維穩、反恐防范視頻信息接入1.4萬余路。

（5）實際應用部署。

在油田生產指揮中心、安全督查中心、綜治防恐應急指揮中心、濱海局110指揮中心實際應用部署，實現了業務部門對油田各類視頻數據的資源共享、分級授權、集中管控。

3.3 視頻監控與視頻會議集成，實現應急指揮聯動

集成基于網絡視頻會議系統，實現與集采網絡視頻會議設備對接（見圖2）。

3.4 視頻集成應用平臺區域化部署，提升平臺服務能力

為提升區域化、系統化、體系化服務能力，在9處油田網絡區域匯聚中心設立區域視頻資源中心，部署視頻服務器、存儲，用于各區域視頻集成應用平臺部署和視頻資源的接入、轉發、分發、點播、存儲。

視頻集成應用平臺區域部署完成后，形成“局級—區域—三級單位”三級平臺級聯架構，視頻集成應用平臺采取“區域分流”“不調用、不取流”的方式，并采用視頻緩存、流媒體分發等技術，以減小視頻應用對油田網帶寬壓力（見圖3）。

3.5 建立油田視頻數據分析模型，增強應急快速反應能力

建立一套符合油田特定場景和動作特征的數據分析預警報警模型，對視頻數據進行智能分析和跟蹤識別，及時發現潛在危險、事故及違章違法行為，增強對異常情況的快速反應能力，保障安全生產（見圖4）。

開展以下3個方面的研究內容.

（1）基于運動目標檢測與識別的綜治防恐智能預警模型研究.

根據油田綜治防恐具體業務特征，確定視頻智能分析應用的具體業務場景，確定每種場景下的分析目標的結構化特征（見圖5）。

通過人工智能和深度學習算法，優化基于混合高斯模型的背景建模方法，提高背景建模算法的速度和準確性，提升運動目標的檢測效率（見圖6）。

采用深度學習的智能分析算法，對場景中的運動目標進行深層次的特征提取和交叉比對，并通過多次迭代提高特征值的準確性（見圖7）。

（2）基于直接作業環節規范檢測的安全事件預警模型研究。

根據中石化對7種直接作業環節安全規范的具體要求，分別建立作業場景中的結構化數學模型，作為視頻智能分析比對的標準模板（見圖8）。

通過深度學習算法，對直接作業現場視頻進行結構化處理，提取場景中的各種關鍵屬性，并與7類標準結構化模型比對分析（見圖9）。

（3）基于深度學習及機器訓練的生產運行預警模型研究。

通過機器訓練及特征自動學習等深度學習算法，對抽油機、泵、電機等設備的運動部件進行過濾，避免由此引發的誤報警（見圖10）。

通過深度學習算法，建立起輸油、注水管線、閥組、泵體等部位出現濺射性泄漏情況下的結構化數學模型，從而及時發現問題，快速處置（見圖11）。

通過機器訓練和特征自動學習算法，對重要機械設備的運轉狀況進行檢測，如有非常規的停機、停轉、斷裂、損壞等情況，能夠及時發現并報警（見圖12）。

4 實施效果

4.1 為油田的生產、安全、綜治及應付突發事件提供服務平臺

通過油田視頻集成應用平臺建設，為油田大規模視頻整合打下了堅實基礎，大大提高了油田視頻整合的效率，實現了油田級跨專業部門視頻信息聯網共享應用，提高了視頻系統對外服務能力并有效降低運營成本，為油田視頻大數據智能應用提供了基礎保障，通過視頻監控平臺的自主可控實現了油田視頻監控系統內核的本質安全，為油田的生產、安全、綜治及應付突發事件提供一個很好的服務平臺，有力支撐勝利油田勘探開發業務發展。

4.2 提高油氣生產效率和處置突發事件的效率

通過勝利油田視頻整合，在油田視頻集成應用平臺的基礎上，實現了視頻資源全局授權共享和海量視頻數據集成整合，通過視頻監控共享應用提升了油田生產、安全、綜治等工作精細掌握動態、精準調控措施、精確預警防控的能力，為切實提高油氣生產效率和高效處置突發事件提供了可靠的視頻資源基礎保障。2017年通過視頻共督查現場3000余個，發現問題856個，篩查出嫌疑人員21名，協助破獲涉毒案件3起。

4.3 實現油田特色的視頻數據智能分析

應用大數據、云計算等手段，實現關鍵場所和要害部位周界入侵、徘徊檢測、物品遺留檢測、物品移動檢測、方向檢測、行為分析、人頭計數、人群密度檢測、生產安全操作合規性檢查，實現與生產指揮、安全環保、綜治防恐等業務系統的深度融合，做到智能研判、快速研判和跟蹤分析。

參考文獻

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