北京金涛思创：油田无人值守方案

　　一 问题提出

　　某油田采油站，拟实现无人值守作业，在作业期间拟实现如下功能：

　　① 防盗、抢原油事件。事件发生时，实现远程告警。

　　② 油井泄露原油告警。

　　③ 抽油机正常工作过程中，突然停机。

　　④ 抽油机静止状态，突然启动抽油。

　　如果上述事件发生时，中心控制室端口，要提供声光报警(根据客户要求，可以增加语音告警)

　　⑤ 根据客户要求，现场监视图像可以压缩后存入硬盘。作为"历史"存放，并可以以日期、时间、监测站点为检 索要素查询图像。

　　⑥ 整个图像监视系统，要便于今后系统监视网点扩充。

　　⑦ 要具备网络化监视管理功能。

　　注： *采油站有供电系统220V。

　　*无线传输铁塔由油田负责建设。

　　*采油站不能提供机房、稳压电源。

　　方案论述

　　本方案主要采用的是我公司的视频服务器将普通摄像机的视频信号转换为基于以太网络标准数据包方式。视频服务器除了本身具备高清晰摄像和网络转换功能外，还可接红外线感应装置、全方位云台等。

　　监控点我们选用的是视频服务器单口视频服务器(带语音)，前端配置1/3"彩色超低亮度(0.01LUX)摄象机和红外射灯(120米)，加装云台后可在夜间监控前后240米的距离。

　　监控点与中心站通过无线网络设备ip router 连接，在10公里可视范围(选择不同的天线效果可以更远)内通讯速率可达到2M的带宽。

　　建议如中心站为固定监控室，需在中心站选用全向天线，监控点为定向天线(实验达到10公里以上)。如中心监控室为车载监控中心站，则两点都需选用全向天线。

　　无线图像监控示意图

　　注：

　　1、采油井距离中心控制室最远可达50km。

　　2、中心控制室最多可监控100口油井或无人值守采油计量站。

　　二 、系统结构

　　1.　前端视频采集部分

　　由视频服务器、高速球机(或：云台+云台解码器+摄像机)组成。

　　2.　传输网络

　　a无线传输中心控制室端，采用中心无线路由器，构成点对多点的星状网络结构。

　　b直序扩频无线传输中心站(COR)，根据用户传输带宽实际消耗，最多可带128个采油站入网

　　3.　中心控制部分

　　由服务器、大屏幕投影仪(可选)、客户端PC，客户端软件组成。

　　采油站设备原理框图

　　三 系统功能

　　1. 采油站图像监视功能

　　● 采用嵌入式的CPU的硬件编码设备，体积小，集成度高

　　● 提供 RJ45 10/100M网络接口

　　● 高解析度，352×288(MPEG4)，每秒25帧

　　● 提供高质量、全运动、全色彩的、实时的活动图像

　　● 压缩宽带64K-1200K

　　● 提供透明的RS-232数据接口，可与外部设备进行通信，也可转换成RS-485接口      

　　● 音频传输(可选，可实现采油站至中心控制室语音通讯)

　　● 提供传感器和控制器的输入、输出接口，接收和输出报警信号

　　● 内置视频动态检测

　　● 授权接入密码保护

　　● 采用直序扩频无线双向传输网桥，在可视条件下传输10KM，根据用户要求可选择增加传输距离到50KM

　　● 可根据用户要求，选用红外、微波、非接触类型传感器，对其仪器箱2米范围内进入设防，当有人企图接近仪器箱，则中心控制室报警。

　　2. 中心控制室功能

　　服务器：奔腾4以上CPU为核心，大容量存贮器80G，内存256M

　　服务器版软件功能

　　①报警条件

　　a 3个窗口的视频动态检测(采油机非正常停机报警)

　　b 传感器--人为破坏，突破2米警戒区 报警

　　c 无视频信号(摄像头故障) 报警

　　②报警后的结果

　　a 屏幕上将报警现场以红框闪烁标出

　　b 报警后，在中控室中有警笛鸣叫，警灯闪烁

　　警笛、警灯直至值班人员复位，才停止报警。

　　c 报警后自动进行硬盘录像

　　③录像、查询、检索

　　a 触发报警自动录像归档。

　　b 可进行一星期(全天24小时)录像(根据用户选定硬盘的容量)。

　　c 查询提供视频录像检索回放界面，用户可根据日期、时间、地点等条件，精确查询录像，时间查询可精确到秒。

　　④监控点图像

　　a 日常监控图像提供高质量，全运动、全色彩白天实时的活动图像。

　　b 单/四/九/十六画面实时监控界面

　　c 提供用户管理界面

　　d 报警画面自动弹出闪烁

　　四、 监控系统的优势

　　采用第三代数字式无线图像监控系统，具有图像传输清晰，抗干扰能力强，系统稳定性好，系统扩充能力强，易于维护和载波工作频段不需审批等优点。

　　基于网络系统第三代图像监控系统通过计算机网络(以太网，ICP/IP)无线网络传输活动图像，声音和数据，结构紧凑。功能自主的系统，在发送端无需使用PC机易于使用;内置的HTTP服务器，可实现基于Browser的配置和显示MPEG4编码的视频图像，高质量，全运动，全色彩的活动图像，兼容ITU-T H.261标准高的图像解析度，最大可以达到每秒25帧，352X288像素。通过软件解压接收和回显视频信号，提供透明全双工数据通道(RS232/485)，例如可传送云台，变焦摄像头的控制信号。可选的音频传输实现采油站至中心控制室语音通话，方便中心控制室了解现场情况。

　　无线直序扩频技术采用直序扩频无线双向传输网桥，标准值，在视频条件下传输10KM，根据用户要求可选择增加传输距离到50KM。

　　采用无线直序扩频技术作为传输手段，比较传统模拟微波传输有如下优势：

　　(1)具有低功率密度频谱的特点

　　由于采用了直接序列扩展频谱的技术，使原来分布在很窄频带的信号功率扩散在很宽的频带内，频谱功率密度低，辐射很小，所以对其他通讯设备的干扰很小，大大降低了电磁对环境的干扰;同时用于无线侦测的敌方也很难发现。

　　(2)具有很强的抗干扰能力

　　采用直接序列扩频技术后，对频率相同的干扰信号来说，接收机对它们有很强的抑制能力，经过接收机解扩之后，干扰信号扩展成为宽带噪声，频谱功率密度很低，接收机只接收和PN码相同的扩频信号。

　　(3)抗多径效应

　　传统的通信方式受多径效应的干扰很大，易产生误码。对于直接序列扩频通信，利用PN码(伪随机码)极窄的自相关特性，很弱的互相关性，对不同的路径传输的信号被扩展成噪声后分离开，并可在时间和相位上重新对齐，形成几路信号的叠加，从而改善了接收系统的性能，增强了系统的可靠性，误码率极低。(4)保密性好

　　由于直接序列扩频通信的低功率谱辐射和PN码的自相关性等特点，使得它辐射出去的信号形似噪声，使得专门用于接收电磁信号的侦察接收机也难以侦测到扩频信号的存在，即使侦测到扩频信号后，由于不知道PN码的长度和相位，也无法解译出信息的内容。因此具有极高的保密特性。

　　(5)架设方便和可移动性

　　直接序列扩频是点对点的通信，通信距离远，仅需将天线安装在一定高度即可实现。安装方便，并具有可移动性，这为移动通信提供了巨大的方便，解决了铺设电缆所不能解决的问题(例如跨河、跨山、海岛、舰船)。减少了铺设电缆、光缆所耗费的人力、物力、财力，减少了投资规模，缩短了周期。

　　五 主要应用范围

　　1 各大，中油井的钻井采油平台的监控

　　2 各大，中油井的计量站的监控

　　3 各大，中油井储油罐区的安防监控。