作業現場數字化監督的意見和建議探討

姜楠

（大慶油田信息技術公司規劃設計中心，黑龍江 大慶 163453）

隨著科技的不斷進步和信息時代的逐步興起，數字技術在許多行業中發揮著越來越重要的作用。在當今的石油工業中，如何在低油價條件下獲得長期利潤，以及如何通過從根本上提高工作效率和質量來消除人為因素的影響，已成為相關領域需要研究的一項重要課題?？傮w而言，實現數字油田已成為石油工業發展的必然趨勢。

1 油田推行數字化監督平臺的意義

油田內部工作組組成復雜，人員技術水平和專業技能參差不齊，井下作業范圍廣，工藝復雜，施工過程中隨時可能發生事故，生產和施工風險高。此外，由于工人盜竊、非法開采和地下工具質量問題等因素，施工質量較差，甚至造成了影響石油生產的安全和環境問題。為了解決工作建設中的問題，工作場所觀察是必要的。然而，由于甲方控制人員相對油井數量的配置不足，隨著油田人員結構老化和效率提高，預計差距將進一步擴大，因此，實施數字化監管至關重要。

2 油田數字化監督平臺

2.1 系統特點（智能化、數據量大、數字化、網絡化）

和傳統的人工監測、模擬數字化監管等系統相比，油田數字化監管系統具備以下特征：（1）高度智能。作業場數字化監管系統通過智能設備和超強的電腦圖像處理能力，可實施人臉識別、目標行為分類和異常監測、潛在風險變化的警示等對傳統被動監測環境變化的主動管理，具有較強的靈活性和智能性。（2）由于視頻數據大、高密度、多方位的監視技術，以及高分辨率的監視圖像形成了巨大的視頻數量，大規模的視頻對傳輸、保存和管理都提供了更高的需求。（3）數字化、網絡化。作業場所的可視化監控網絡以數字化和網絡化為核心，集合了監測系統、告警系統、圖像處理系統等于一身，以實現對監視范圍的全面涵蓋和信息的無失真傳送。高度整合的系統，能夠用最快、最直觀的手段向客戶提供有用的數據和警報。

2.2 油田數字化監督平臺采用的技術

（1）行為分析技術。作業現場數字化監督系統分為兩個階段：行為描述和行為建模。行為描述方法分為個人行為、群體行為和現場行為，這三種情況下是可以分離的。當數字化監控系統記錄的所有活動后，它能夠快速地把數據與模擬進行比較，以便做出正確的判定。而行為識別方法則可以快速發現和準確地鑒定視頻記錄的全部或部分活動及事件，從而可以大大減少監控管理人員的工作壓力。

（2）人臉識別技術。工作場所的數字化監測主要是指利用攝像頭等其他設備獲取人臉影像，進而將其上傳到服務器進行對比，并在監控屏幕上立即顯示對比結果。從而識別目標。它可以在毫無目標的意識和直接接觸的狀況下完成目標辨認。由于檢測精度高，且不易他人篡改，所以數字監控人臉影像信息比較容易掌握。

（3）圖像處理技術。數字油田有一定的優勢。在特定狀態下，在油田，攝像機和其他檢測方法得到的圖像清晰度降低，畫面模糊不清。要克服上述問題，帶來更加精確的監測數據，就必須通過圖像處理方法改善圖像監測，同時采用降低信噪比、波形矯正、顏色修正等的智能算法改善檢測準確度。

（4）智能分析預警技術。在智能分析和預警技術中包括異常的監測技術、過濾方法等。通過在圖像序列與事件描述間建立映射，該技術可以計算機監測大規模圖像畫面的異常情況，過濾不關聯的數據，自動分類并獲取畫面上的重要數據，從而通過技術做出預警，并通過監測數據預報和警示可能出現的情況。

2.3 系統優勢

工作場所數字化監督管理系統應用最新的電腦可視化管理技術以及圖像識別等智能化信息技術，其優點主要表現在以下幾個方面：工作效率較高。作業場所的可視化監控管理系統，可利用智慧影像系統或智慧影像數據服務器等硬件，和通過人臉識別和目標追蹤等智能算法，對各區域的監視圖像進行了24 小時監測與分析。同時，系統還能夠按照自身的需求發現“跨越邊界”“延長停留時間”和“違反工作規則”等警報狀態，并將它們和系統所采用的圖像識別和行為分析方面的先進智能算法加以對比。如果出現了可疑狀態或潛在的威脅情況，警報系統就能夠及時啟動，或者能夠在系統各個層級檢測威脅行為，以及在系統各個層級建立相應的措施。這就給了觀察家充分的時間來處置威脅的狀態。全方位覆蓋。由于執勤警衛進行的巡檢工作必然會有一定遺漏，因此作業場所的數字化監測系統就可以針對作業點、水井、油井等高密度全方位的配置監控設備，從而能夠全面實現監控范圍，使監控工作沒有了盲區，具備更強的準確性。作業現場數字化監測管理系統擁有超強的圖像處理能力，有效避免了錯誤消息和消息，從而大大減少了無用視頻數量，并顯著提升了報警準確度。同時，如果系統監測到了可疑情形或警報，系統就可以自動保存當時的情況信息，值班警衛也能夠在需要時迅速請求已存儲的監控信息，進而顯著提升了查詢效率。

3 油田數字化監督平臺系統結構

3.1 前端子系統

前端子系統的主要作用是采集數據，一般由攝像機、火災、泄漏氣體、防盜等報警裝置、解碼器、支持等裝置構成。這些相機均具備智能圖像識別功能，檢測目標，識別目標動作，檢測行為和可疑對象。同時，系統還能夠通過行為分析和智能算法，對目標進行定位、過濾、追蹤和標記，從而對滿足警告規則的目標提出警告。警報系統可以分為滅火管理系統、出入管理系統和環境控制系統。環境系統還可以來監測氣溫、相對濕度等，并將數據到監測中心。由監控中心自動分析數據。一旦出現情況異常，應該馬上啟動警報系統和相應的急救措施。但根據情況或報警設備的等級，可能還有噪音和燈光、圖像、顯示圖標的現象等。但對于更低級別的警報，系統卻可以根據計劃自行處理它們；對于更高級別的警報，可以使用郵件或短信告知油田監督員等管理人員。

3.2 傳輸子系統

由前端系統所捕獲的信息將被數字化，視頻經壓縮編碼后由數據傳輸系統發送給中央監控中心服務器。同時，監控中心系統還能夠利用數據傳輸系統把監控信息和控制器警告等信息傳送到前端控制系統上。

3.3 監控中心子系統

監控中心是作業現場數字化監測控制系統的中樞，通過傳輸子系統可以將各個監測點傳送的視頻畫面信息存放到數據儲存系統上。監視器可以登錄、寫入、查詢、監控、備份任何的攝像頭和使用管理服務器進行的工作。另外，管理服務器還管理、保存和響應，對所有監控站實施預警。控制終端通過使用命令可以按照要求接收監測點反饋的視頻信息，同時控制器還能夠使用命令端口直接進入系統中，以管理和分配對各個監測點的監控信息。

4 數字化監督平臺的功能設計和完善方向

（1）可能出現在現場的人員和設備的綜合信息，包括年齡、身體狀況、油井管理證書、操作證書以及設備的壓力等級和檢查日期。防止過度使用無工作許可證的人員、無人值守、不必要的使用和其他安全風險。

（2）為了解決由于缺乏監管機構而導致的缺乏監管的問題，數字監控平臺應能夠隨時監控建筑工人的每一項操作，并準確檢查和記錄操作人員有無違規和工程設備是否滿足標準設計系統，并及時要求改進和檢測。

（3）正確合理的判斷是否有損害工程作業效率、安全性和環境的原因，如人員盜竊、地下施工、地下工具質量問題等。有必要建設一套涵蓋各種標準鏈路設計和地下施工規范運行數據的后臺數據庫系統。工具標準的環境風險。

（4）為了解決現場檢查不足導致的鉆孔工具質量問題，數字監測平臺應具有檢測鉆孔工具尺寸差異和強度差異等質量問題的功能，從而替代傳統的人工操作，提升管理效率。

（5）采用現場流程控制器和工時控制器處理井眼管柱，檢查結果在現場流程中自動記錄。工作結束后，監視器接地，數據自動發送到遠程終端數據庫。為了監控施工作業的整個過程，需要監測油井的位置和地址、施工時間、高低點數量、高低點深度、壓力、溫度、施工期間井底位置、振動等數據。并形成曲線，以形成可追蹤的施工監測數據。取代傳統的手動監控儀器采用全自動操作模式，儀器和軟件可根據設備狀態自動檢測操作模式，自動加載記錄，工作完成后自動發送數據，無須人工干預。

（6）可以確定停止使用的地下工具的狀態，確定操作和施工的原因，消除施工中的假冒和規避責任，減少監督機構的工作量。

（7）可根據生產設施的實際需要，考慮安裝配有大型LED 燈的紅外攝像機，以安裝適當的數字化監督點。還可以調整自循環功能，實現對整個生產設施的全面監控。

（8）為了保證數據傳輸的及時性，我們需要根據油田的實際情況充分利用外部通信網絡，這種無線網絡傳輸方式解決了油田遠程通信和大跨度的問題。

（9）因為現場作業環境和施工人員的全天候暴露，數字ECU 還需要進行更嚴格的現場條件檢查和天氣變化檢測。因此，大慶油田冬天的最低氣溫可至-30℃。由于所選的數字監控設備必須具有高實用性、耐久性、可靠性、準確性和易于維護的特點，因此對設備在寒冷條件下的運行條件提出了更高的要求。

5 作業現場數字化監督平臺應用建議

5.1 遠程監控生產現場，實現無人值守

鉆井現場、管道和工廠等主要工業地點的工業生產裝置安裝現場監測裝置和傳感器裝備，利用工廠的現場數據和工業生產裝置的工作狀態，對現場異常和工業生產裝置事故作出預警，同時提出應對方案，并提供無人機支持。主要油氣井工業地點的圖像由相機進行拍攝，單個石井采用一定角度的聚焦鏡頭監測。采用不同的檢測手段、具體觀測結果等?，F場監測、鉆井現場的監視和影像收集，自動檢測入水井的移動對象，分類并比較可疑對象，并在確定后及時提出預警。

5.2 數字集氣站建設

在控制室、氣體收集站、發電廠，以及其他重要地點上配備了全景攝像頭、防盜探測器以及其他裝置。沒有死角，可以監視在這些重要地方和設施上的人員，并分析和發現異常動作，并對其進行錄像與資料存儲。

5.3 設置遠程門禁監控

監控中心通過人臉識別技術、可視對講機等技術手段遠距離控制門禁開關，并自動記錄所有出入人的信息，在門前配置了監測裝置和報警設備，對違規進入的人員進行了自動捕捉、信息存儲、及時報告，并遠程控制閘門。

5.4 做好遠程車輛識別

在重要生產線和石油園區等路段以及重點道口上設置了電子路況地圖，全天候實時監測過路機動車，辨識過路機動車并將辨識信息載入數據庫。通過電子服務實時獲取機動車信息，并對“長期停留”“違反出入規則”“車輛逆行”等情形進行了提醒。

6 結語

綜上所述，作業現場數字化監測對于提高油田的生產安全水平和企業管控能力具有重要意義。本文深入研究了作業現場數字化監視技術的特點、技術、功能和結構，進而針對油田建設的現實情況，設計了數字化監督系統的網絡方法，分析了作業現場數字化監測系統在油田中的廣泛應用情況。對此，為進一步加速數字油田的建設進度，未來將著重關注現場錄像數據與視頻分析技術的準確性與可靠性，確保油田作業現場的數字化發展。