海上平臺防入侵與溢油監控綜合解決方案

齊樹毅，劉東，周暐，劉桂厚(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

0 引言

近十年我國海洋石油勘探和開采規模不斷擴大，目前渤海的各個作業區海油平臺數量穩增，并逐步向東海、南海等深海擴展。隨著平臺數量的增加，高密度的海上工程設備和大量的進出船舶，海釣行業的發展，將我國大部分近海海域的海上平臺置于安全事故隱患嚴重的威脅之下，海上油氣田開采本身就具有易燃易爆、生產環境危險、生產連續不間斷等特點，一旦發生安全事故，輕則對平臺生產產生關停的經濟影響，重則會影響到海洋環境、生態環境、漁業、旅游業等，給國家經濟、海洋環境以及人民生產生活產生極大的損害。

隨著漁民、釣魚興趣愛好者的海上交通工具的日漸發達，漁船、私人船舶、快艇等小型船舶靠近石油平臺進行拋錨、捕魚、釣魚等現象時有發生，甚至有些船舶知悉為無人平臺后會非法登平臺，為平臺的管理工作、安全生產帶來極大的安全隱患。據統計，僅2015年海上平臺驅趕漁船的報告2 000余起，其中絕大多數發生在渤海油田；另外接到外來人員登臨設備釣魚的報告1 900多起，也是絕大多數發生在渤海油田。因此設計一套對海上石油平臺周圍海域集探測監控等功能的防入侵與溢油監控綜合解決安全生產系統顯得尤為必要。

1 方案研究

海上石油平臺防入侵與溢油監控綜合解決安全生產系統，其目標要求為實現對平臺周邊區域內漁船、小型船舶捕魚、釣魚等活動，以及其他非法進入作業區域船舶進行智能探測、自動跟蹤功能，對平臺附近海域海面進行溢油監控，通過攝像頭進行巡邏、檢測實現智能監控，發現目標后可自動調用高清視頻攝像頭對目標自動鎖定，通過高清攝像頭對海面溢油進行實時監控，通過聲光報警進行報警和預防，如圖1所示。該系統應包括以下4個子系統。

圖1 海上平臺防入侵與溢油監控架構

1.1 視頻監控系統

為加強對外來人員登臨平臺的監視、防范和取證，在平臺帶纜甲板設置攝像頭，對該區域進行重點監控。該系統能對安防監控的場所、部位、通道等進行實時、有效視頻探測、視頻監視、圖像顯示、記錄和回放，并具有視頻入侵報警功能。

1.2 聲光報警系統

在中控室內主機端設計一臺獨立廣播功放單元和話站，通過電纜連接在平臺帶纜甲板上部，設置有閃光燈和高音喇叭，用于人員非法登陸報警，同時可以根據需要與平臺廣播系統中互連，用于全平臺設施通報。

1.3 船舶自動識別

平臺設置的AIS系統能對過往船舶船只航行的靜態和動態信息進行連續地監視和管理，防入侵與溢油監控系統預留與AIS系統接口，共享信號，當過往船舶接近平臺安全區時，可報警提醒平臺作業者，通過發布航行警告提醒過往船只主動避讓，或通過守護船對靠近平臺船舶進行驅逐。

1.4 溢油監控系統

在平臺高處一般選擇在上甲板四周設置四路高清攝像頭對平臺四周海面進行實時監測，一旦出現溢油現象提前預警防止大面積擴散。溢油監控系統攝像頭接入安防防入侵系統兩者融合，共用一套主機、軟件和顯示單元，滿足實時陸地傳輸需求。

2 系統設計

海上平臺防入侵與溢油監控綜合解決方案是基于CCTV系統進行功能擴展、升級優化和再設計再開發的一套系統，其用途有很強的針對性。CCTV系統在海上石油平臺設計方案是常規配置，目前的CCTV系統配置也在經歷從無到有、從少到多、從模擬到數字、從傳統向網絡演變的一個過程，從最初的每個平臺設計四五臺高清攝像機進行關鍵區域的監控，到現在一個平臺可以設置多達四五十臺攝像機，從數量和投資都在成倍增長，目的就是借助視頻監控技術對日常生產進行監控，減少日常人力巡檢的頻次，并在人員無法進入的危險區域實現生產周期的全監控。設計團隊在設計CCTV系統方面積累了很多經驗和廠家資料作為基礎，有標準化文件作為支撐，有3D設計作為輔助，具備開展解決方案的良好基礎和先決條件。

而海上平臺防入侵與溢油監控綜合系統原理是和CCTV系統相同，但是在此基礎上增加了紅外傳感、熱成像、熒光探測和智能分析功能，防入侵和溢油監控系統從總體上可以分為系統前端探測器、監控管理設備和系統軟件等部分，本套系統采取前端設備分散安裝、監控中心統一監控管理模式進行系統架設，設備與監控中心通過網絡相聯，將所有采集的圖像信號傳送到監控中心[1]。系統前端設備包括防爆紅外熱成像設備、防爆高清攝像機、網絡傳輸設備等。監控管理設備包括網絡錄像機、數據處理服務器、數據傳輸設備、遠程IO控制器、網絡傳輸設備、客戶端電腦、廣播系統等。其中客戶端電腦為雙顯，一個作為防登臨功能，另一個作為防溢油顯示。該系統通過紅外熱成像探頭進行巡邏、檢測，以及搭配高清視頻攝像頭對平臺附近海域實現智能監控，當在監控區域內發現目標后，系統可自動調用高清視頻攝像頭對目標自動鎖定，通過后臺軟件的比對分析對外來船只、人員進行監控預警，通過4臺專用溢油探測或者變通高清攝像頭對海面溢油進行實時監控，對海面出現的油污進行監控取證并預警，該系統可以實現以下功能。

2.1 入侵監控

前端探測設備安裝在海上平臺的甲板邊沿，其中，防登陸用途的防爆紅外熱成像設備、防爆高清攝像機為成對上下安裝，并分別安裝在下甲板對角。

2.2 溢油監控

防溢油用途的防爆高清或溢油監控專用攝像頭在平臺上甲板四角安裝，并向海面進行監控。

2.3 自動報警

同時配置一套獨立功放的廣播報警系統與監控管理系統對接實現聯動，當前端設備監控到異常信息不明船只靠近，可以通過該功放進行自動或人工報警，向船只發出廣播預警和燈光警示。

2.4 聯動功能

系統支持通過網絡將非法事件進行上報，傳送到執法或搜救船只或者陸地執法搜救指揮中心尋求幫助[2]。

目前海上平臺設計常規配置了廣播報警系統和AIS系統等通訊系統，均可以通過硬線接口實現與防入侵與溢油監控的互聯。通過集成整合PAGA功能與場內聲光報警裝置進行平臺上區域廣播告警和預防，也可在海上平臺防入侵與溢油監控綜合系統內，單獨預置廣播功放和聲光設備作為獨立的控制和分區報警，為保證海上石油平臺安全生產，避免漁船進入平臺安全生產范圍，平臺周圍海面溢油等事故，提供聲音與視覺警示。

3 總結應用

目前海上平臺防入侵與溢油監控綜合解決方案先后在旅大某項目四個平臺、渤中作業區、曹妃甸作業區和蓬渤作業區以及遼東作業區平臺等渤海多個平臺進行設計應用，并有部分項目已經投產實施。海上平臺防入侵與溢油監控綜合解決方案的成功設計應用，保障了海上平臺的安全生產，提高了平臺的安全環保等級，對可能發生的危險和環保事件提前預警，防微杜漸，避免出現重大安全事件和重大環保事件，有效避免海上生產經濟損失，創造了良好的經濟效益和社會效益。