天然氣井站生產視頻監控系統故障處理方法研究

丁昕煒

（中國石油西南油氣田公司通信與信息技術中心，四川成都610051）

隨著數字化油氣田的建設，天然氣井站正朝著無人值守的方向發展，其中生產視頻遠程監控技術扮演著十分重要的作用，值班人員在值班室即可遠程監控多口天然氣井站的生產及安全狀況，降低了生產運行成本，提高了經濟效益。

生產視頻遠程監控技術的應用，對視頻設備故障處理效率的要求大幅增加，一旦無人值守井站的生產視頻無法使用，井站的生產將無法遠程監控，安全將無法保證，因而研究天然氣井站生產視頻系統故障處理方法十分必要。本文將基于該背景，借鑒國家電網、鐵路、公安現有的生產視頻檢測系統[13]，同時結合油氣田日常故障處理經驗，探討油氣田公司天然氣井站生產視頻系統故障處理方法。

1 油氣田生產視頻監控系統常見故障類型及原因

油氣田生產視頻監控系統由單井站生產視頻監控設備、氣礦作業區生產視頻調度系統組成，該監控系統原理如圖1所示。

圖1 油氣田生產視頻監控系統原理示意

油氣田生產視頻監控系統故障的主要表現形式為中心控制室、作業區無法遠程實時監控單井站視頻圖像，油氣田生產視頻故障原因主要有以下幾種[4]：井站生產視頻設備供電異常；井站硬盤錄像機、視頻服務器、攝像頭等硬件設備損壞；視頻設備線路及線路接頭損壞；井站生產視頻設備通信異常；視頻監控軟件異常。分析油氣田生產視頻監控系統常見故障類型及原因，有助于判斷其故障位置（點），快速處理故障。某氣礦2017年上半年井站生產視頻中斷故障統計如圖2所示。

圖2 某氣礦2017年上半年井站生產視頻中斷故障統計

2 生產視頻監控系統故障處理步驟及方法

目前一線運維人員通常采用三步法來檢查及處理單井站生產視頻故障。第一步：井站生產視頻設備網絡狀態檢查；第二步：硬件設備運行狀態及設備線路檢查；第三步：遠程視頻監控軟件平臺參數設置檢查。

2.1 生產視頻設備網絡狀態檢查

單井站視頻網絡的通斷，決定了單井站生產視頻是否能夠實現遠程監控。一旦單井站出現生產視頻故障，首先應檢查視頻網絡是否中斷，在作業區調度室或其他井站視頻監控主機，利用Ping命令測試故障井站攝像頭、硬盤錄像機（DVR）或視頻服務器（DVS）IP地址，或在單井站用手提電腦連接生產視頻網絡，Ping生產網IP地址，能Ping通，可以判斷視頻網絡正常，排除視頻網絡故障；Ping不通，應先檢查視頻網絡通斷，檢查井站的通信是否正常，再檢查視頻硬件設備，逐步縮小故障范圍。

2.2 硬件設備運行狀態及設備線路檢查

在排除生產視頻網絡通信故障的前提下，若仍無法遠程監控單井站生產視頻，就必須對井站的生產視頻硬件設備DVR或DVS及攝像頭的運行狀態及設備連接線路進行檢查。

1)檢查DVS或DVR及攝像頭的供電情況，在確保供電正常的情況下檢查DVS或DVR的工作狀態，觀察DVS或DVR設備的指示燈，指示燈含義見表1，表2所列，若各項指示燈都正常閃爍，且手提電腦能遠程登錄訪問DVS或DVR的IP，即可排除DVR和DVS硬件及軟件故障。

表1 DVS指示燈含義

表2 DVR指示燈含義

2)在DVR或DVS無故障的情況下，需檢查攝像頭硬件設備，目前天然氣井站使用的攝像頭主要為模擬攝像頭和數字攝像頭。檢測攝像頭好壞，需要打開攝像頭后蓋檢測，首先檢查攝像頭內部供電模塊是否正常，再檢測攝像頭視頻信號輸出端子，有無視頻信號輸出。

現行檢測方式為利用電壓表檢測攝像頭內部供電情況，利用數字視頻監控綜合測試儀檢測視頻信號輸出情況，攝像頭故障檢測方法如下：

a)用萬用表檢測故障攝像頭的紅綠電源線，檢查是否供電正常，若無電壓，則可判定供電故障導致攝像頭故障。

b)若供電正常，通過BNC視頻線一端連接攝像頭視頻輸出口，一端連接數字視頻監控綜合測試儀視頻輸入口，觀察該測試儀顯示屏是否有視頻圖像輸出，若無圖像輸出，判定攝像頭損壞，更換新攝像頭，若有圖像輸出，排除攝像頭硬件故障。

3)在排除攝像頭故障的情況下，仍無法遠程監控單井站生產視頻，則需檢查攝像頭設備到DVR之間的連接線路，網絡攝像頭常用網線進行連接，模擬攝像機常用同軸電纜線進行連接，其連接線路如圖3所示。攝像頭到DVS或DVR之間需經過三段同軸電纜線/網線和室外防雷器及機柜內防雷器。檢查線路時，應逐段用1對數字視頻監控綜合測試儀進行收發圖像測試從而檢查線路和防雷器好壞，排除每一段存在的線路故障或防雷器故障。應重點檢查線路與防雷器結合處的BNC接頭（同軸電纜連接器），線路的老舊損壞多與BNC接頭老化有關。BNC接頭有免焊式和焊接式兩種接頭方式。免焊式BNC接頭隨時間老化以及人為接觸線纜松動的概率較大，經常容易接觸不良，導致視頻信號無法遠傳。

圖3 攝像頭至DVR/DVS線路連接示意

2.3 視頻監控軟件平臺參數設置及檢查

在單井站網絡通信、生產視頻硬件設備及設備線路都無故障的情況下，若中心控制室仍無法遠程監控單井站生產視頻，就必須檢查作業區或中心控制室視頻監控軟件平臺運行情況。目前油氣田作業區、中心控制室分別采用一級視頻監控平臺和二級視頻監控平臺軟件來監控各單井站的生產視頻，若視頻監控平臺某單井站的視頻監控參數未設置或者未設置正確，就會導致該單井站無法遠程監控。軟件參數檢查，主要檢查單井站IP參數、帳號、登錄密碼等參數設置是否正確，若設置不正確，可以修改相關參數，或者刪除后重新添加該井站視頻參數。

以二級視頻監控平臺為例，分析某作業區遠程視頻監控軟件平臺添加甲增壓站單井站生產視頻參數設置方法。在平臺管理軟件里找到添加分組，添加需要新增井站的名字即甲增壓站。在添加完分組之后，選中甲增壓站分組，再點擊添加設備，添加甲增壓站DVR設備。添加設備時必須輸入設備別名，方便設備檢查；添加IP地址時，IP地址、密碼必須輸入正確，否則甲增壓站的DVR將無法添加。添加完設備之后，再點擊導入監控點，選擇甲增壓站設備，將監控資源點導入至分組，在主界面控制面板雙擊甲增壓站分組名下的監控點，即可實現甲增壓站的生產視頻遠程監控。

通過生產視頻設備網絡狀態檢查、單井站生產硬件設備及設備線路檢查、遠程視頻監控軟件平臺參數設置及檢查這三步即可解決單井站生產視頻無法遠程監控的故障。

3 油氣田生產視頻智能檢測系統研究

隨著生產視頻運維工作量的不斷增加，依靠人工式巡檢每口井的方式將變得困難，研究一套適用于油氣田的生產視頻故障智能檢測系統十分必要，智能檢測系統可以與人工檢測方法相互結合，提升運維效率。

3.1 系統架構設計

根據油氣田生產視頻系統現場實際運維工作中的需求，油氣田生產視頻智能檢測系統的構架如圖4所示，油氣田生產視頻智能檢測系統采用分層次、模塊化的軟件架構，共分為四個層次：

1)用戶層。負責用戶與系統之間的交互，采用B/S客戶端和C/S客戶端兩種方式進行設計，B/S客戶端適用于生產視頻系統一線巡檢人員維護測試，C/S客戶端適用于中心控制室、調度室值班人員維護測試。

2)應用服務層。該系統主要涉及視頻設備網絡的在線檢測、視頻設備運行狀態檢測、視頻圖像質量檢測等服務。

3)數據層。存儲系統數據包括用戶信息、設備參數、維護記錄、檢測數據等。

4)監視層。生產視頻系統的監控設備包含攝像機，DVS，DVR等設備，利用智能檢測系統中的軟件函數檢測井站現場視頻運行情況[5-7]。

圖4 油氣田生產視頻智能檢測系統結構示意

3.2 系統功能

油氣田生產視頻智能檢測系統實現的功能主要為視頻設備網絡狀態在線檢測、設備運行狀態檢測及視頻圖像檢測。視頻設備網絡狀態在線檢測模塊基于系統中各井站的網絡攝像機，DVS，DVR的IP參數，通過程序設計，利用.NETFramework命名空間的Ping和Ping Reply類函數批量檢查井站生產視頻設備的網絡通斷。設備運行狀態檢測模塊、視頻圖像檢測模塊主要基于HCNet SDK.dll開發包相關函數，對井站DVR，DVS設備及攝像機的工作狀態進行檢測。利用開發包函數進行二次開發可獲取到井站生產視頻設備的硬盤狀態、通道狀態、報警輸入和輸出口狀態、本地顯示狀態和語音通道狀態等信息[8-10]。

設備運行狀態檢測模塊主要應用NET_DVR_WORKSTATE_V40設備工作狀態信息結構體，利用dwDeviceStatic函數可獲取到設備狀態，測試返回的數值“0”代表設備正常，“1”代表CPU占用率太高，超過85%；“2”代表硬件錯誤。以此可以來批量檢測井站視頻設備的運行狀態。視頻圖像檢測模塊主要用來檢測攝像頭信號是否丟失，主要應用NET_DVR_CHANNELSTATE_V30通道狀態信息結構體，利用by Signal Static函數可以檢測連接的攝像頭的信號狀態，測試返回的數值“0”代表信號正常，“1”代表信號丟失，以此可檢測井站生產視頻圖像，判斷井站攝像頭圖像是否丟失。

4 結束語

本文探討了天然氣井站生產視頻無法遠程監控故障處理方法，主要包括三步法和智能檢測系統方法。三步法主要包括網絡狀態檢查、生產視頻硬件設備運行狀態及設備線路檢查、遠程視頻監控軟件平臺參數設置檢查；智能檢測系統基于C#語言進行程序設計可實現視頻網絡通斷，DVS，DVR，視頻鏡頭設備運行狀態自動檢測。人工三步法與智能檢測系統方法結合使用可快速檢測與處理油氣田天然氣井站生產視頻故障。