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隨著3G網(wǎng)絡(luò)在中國(guó)的快速發(fā)展，無(wú)線帶寬滿足視頻實(shí)時(shí)傳輸，一種服務(wù)于油田監(jiān)控的新技術(shù)展現(xiàn)在了眼前，那就是利用現(xiàn)代3G通信技術(shù)所開(kāi)發(fā)的最新型的無(wú)線視頻實(shí)時(shí)傳輸方式——無(wú)線視頻終端和計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)所組成的系統(tǒng)對(duì)油井井口進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控井口各種設(shè)備的作業(yè)。可以改善目前由大量人員到現(xiàn)場(chǎng)每日定時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行情況，只要工作人員在辦公室就可以監(jiān)控多個(gè)井口。由于油井?dāng)?shù)量多且分布范圍由幾十至幾百平方公里，之前的方式比較浪費(fèi)勞力物力，并且影響了設(shè)備監(jiān)控實(shí)時(shí)性，甚至準(zhǔn)確性。所以油場(chǎng)的信息化、實(shí)時(shí)化就顯得極為突出。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、3G通信技術(shù)的發(fā)展，石油天然氣行業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)也得到了很大發(fā)展。

本文討論的系統(tǒng)基于下述觀點(diǎn)，即目前的以計(jì)算機(jī)、TD/EVDO/WCDMA網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的油田井口視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可大大提高油田生產(chǎn)效率，降低綜合成本，實(shí)現(xiàn)油田生產(chǎn)、管理的快速化、信息化。

如圖1所示該系統(tǒng)由三部分組成：裝在井口的Lenz 3G視頻終端，中心服務(wù)器和客戶端組成。3G視頻終端通過(guò)紅外攝像頭監(jiān)控井口的實(shí)時(shí)工作情況，視頻信號(hào)經(jīng)視頻終端處理后，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（TD/EVDO/WCDMA）和Internet 10M專網(wǎng)傳給中心服務(wù)器的，經(jīng)中心服務(wù)器的處理和存儲(chǔ)，供客戶端隨時(shí)查詢。

該方案終端設(shè)備包括紅外攝像頭和3G無(wú)線視頻終端LZ8713S。

紅外攝像頭作為攝像部分，它的作用是把系統(tǒng)所監(jiān)視的目標(biāo)，即把被攝體的現(xiàn)場(chǎng)圖像變成電信號(hào)，然后送入監(jiān)控系統(tǒng)的傳送分配部分進(jìn)行傳送。攝像部分的核心是攝像機(jī)，它是光電信號(hào)轉(zhuǎn)換的主體設(shè)備，是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的眼睛。

嵌入式LZ8713S無(wú)線視頻終端是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)的結(jié)晶，是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心。該主機(jī)具有全實(shí)時(shí)錄像，云臺(tái)鏡頭控制，全實(shí)時(shí)監(jiān)視等功能。它主要是對(duì)攝像機(jī)采集的模擬圖像進(jìn)行數(shù)字化處理，然后記錄在計(jì)算機(jī)或者內(nèi)置的硬盤上。計(jì)算機(jī)上保存圖像信號(hào)的主要好處是圖像在保存過(guò)程和回放過(guò)程不會(huì)引起失真，清晰度高，保存時(shí)間長(zhǎng)，不用頻繁的更換存儲(chǔ)設(shè)備。而且該主機(jī)使用方便，軟件清晰明了，一般人只要稍加培訓(xùn)即可使用，并具有方便的聯(lián)網(wǎng)功能，網(wǎng)絡(luò)中的任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)只要被授權(quán)都可以觀看。將視頻信號(hào)、云臺(tái)控制線、等等信號(hào)線接入我公司的LZ8713S無(wú)線視頻終端，通過(guò)嵌入式系統(tǒng)的壓縮、編碼，直接發(fā)送到以太網(wǎng)上。

專為無(wú)線視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)，采用高性能DSP實(shí)現(xiàn)音、視頻壓縮，圖像編碼符合H.264標(biāo)準(zhǔn)。適用于TD/EVDO/WCDMA 3G網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋率高。配合監(jiān)控系統(tǒng)軟件能夠組建大規(guī)模、分布式移動(dòng)監(jiān)控平臺(tái)，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、森林防火等野外布線困難或需要移動(dòng)的監(jiān)控領(lǐng)域。

LZ8713S產(chǎn)品特點(diǎn)：

² 超低碼率H.264編碼算法

² 采用數(shù)據(jù)流加密技術(shù)，保證網(wǎng)絡(luò)通信安全

² 獨(dú)特的動(dòng)態(tài)信道自適應(yīng)技術(shù)，畫(huà)面流暢

² 雙向語(yǔ)音傳輸，平均延時(shí)可控制在3秒

² 通過(guò)移動(dòng)視頻網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)碼流分發(fā)，系統(tǒng)架構(gòu)合理

² 配置多種PTZ協(xié)議（可擴(kuò)展），支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的控制I/O

² 嵌入式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)置硬件狗，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行

² 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，雙向語(yǔ)音對(duì)講，實(shí)時(shí)接收車輛報(bào)警信息

² 支持電腦瀏覽，手機(jī)瀏覽，監(jiān)控中心電視墻瀏覽多種觀看方式

² 內(nèi)置GPS定位功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛位置，對(duì)偏離路線、超速、異常停車等可疑行為立即報(bào)警

² 多角度音視頻及GPS運(yùn)動(dòng)軌跡同步錄像，低碼率H.264編碼，圖像清晰流暢，節(jié)約存儲(chǔ)空間

² 車載9-32V寬電源設(shè)計(jì)，滿足任何車輛直接供電

² 獨(dú)創(chuàng)的SD卡錄像存儲(chǔ)專用存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，容錯(cuò)性強(qiáng)，異常斷電時(shí)數(shù)據(jù)不會(huì)損壞或丟失

² 支持遠(yuǎn)程無(wú)線下載錄像片段，支持多路同步播放、運(yùn)動(dòng)軌跡同步播放

² 用鼠標(biāo)、遙控器或鍵盤均可操作，使用方便靈活

² 預(yù)留模擬、數(shù)字輸入接口，外接車輛行駛儀、傳感器等，記錄車輛運(yùn)行狀態(tài)

² 支持無(wú)線待機(jī)功能，可通過(guò)報(bào)警、短信、定時(shí)等方式觸發(fā)設(shè)備上下線，節(jié)約無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)

² 3G多種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可選

² 定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)功能，防止人為忘記關(guān)機(jī)，保護(hù)車載電瓶

² 三級(jí)減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)可靠性

² 系統(tǒng)支持在線遠(yuǎn)程升級(jí)，使用維護(hù)方便

² 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，內(nèi)置硬件看門狗，可7*24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行

主要的部分有通信服務(wù)器、視頻服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器。中心服務(wù)器的操作系統(tǒng)為window2003，同時(shí)要求服務(wù)器必須有的IIS6.0、MS SQLserver 2005、NetFramework1.1和Mapx4.0。然后在通信服務(wù)器上裝管理服務(wù)器和終端服務(wù)器軟件；應(yīng)用服務(wù)器上安裝網(wǎng)站和WEB服務(wù)軟件，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器要安裝數(shù)據(jù)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)腳本；視頻服務(wù)器由音視頻壓縮解碼軟件、輸入輸出通道、網(wǎng)絡(luò)接口、系統(tǒng)軟件管理等構(gòu)成。

通信服務(wù)器主要負(fù)責(zé)通過(guò)設(shè)定的通信規(guī)約和接口與3G視頻終端設(shè)備進(jìn)行通信，獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所錄的視頻并將視頻資料存到視頻服務(wù)器，或中心或客戶端通過(guò)它向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)和指令。通信服務(wù)器軟件應(yīng)具備以下基本功能：

1） 對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行時(shí)間同步；

2） 將處理過(guò)的數(shù)據(jù)存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；將收到視頻實(shí)時(shí)上傳到視頻服務(wù)器上，經(jīng)視頻服務(wù)器處理；

3） 通道質(zhì)量監(jiān)視：對(duì)通道的速率、誤碼率等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并隨時(shí)做出統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4）接受應(yīng)用服務(wù)器發(fā)出的指令。

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器為應(yīng)用服務(wù)器提供服務(wù)，這些服務(wù)是查詢、更新、事務(wù)管理、索引、高速緩存、查詢優(yōu)化、安全及多用戶存取控制等。

在C/S模型中，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器軟件（后端）主要用于處理數(shù)據(jù)查詢或數(shù)據(jù)操縱的請(qǐng)求。與用戶交互的應(yīng)用部分（前端）在用戶的工作站上運(yùn)行。它們的連接軟件是：

²  數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器應(yīng)用編程接口API，

²  通信連接軟件和網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議TCP/IP。

²  公用的數(shù)據(jù)存取語(yǔ)言──SQL 2005

視頻服務(wù)器主要是提供音視頻解壓功能，完成圖象數(shù)據(jù)的差值和復(fù)原等。管理服務(wù)器軟件安裝完成后，配置錄像資料的存儲(chǔ)路徑，用戶可根據(jù)需要使用管理服務(wù)器端的管理器軟件修改配置，系統(tǒng)支持錄像資料的網(wǎng)絡(luò)分布式存儲(chǔ)，為大容量、多分布點(diǎn)的存儲(chǔ)提供了可能。通常一路提供每秒2 0幀可選的CIF格式圖像，24小時(shí)錄像占用空間在500M。

應(yīng)用服務(wù)器負(fù)責(zé)接收用戶終端的請(qǐng)求，通過(guò)訪問(wèn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)向用戶返回所需的數(shù)據(jù)，在必要時(shí)向通訊服務(wù)器發(fā)出指令。油井應(yīng)用服務(wù)器軟件應(yīng)至少提供以下基本功能：

① 系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)用戶采用基于組的權(quán)限控制方式，對(duì)終端采用基于區(qū)域的控制方式；

② 系統(tǒng)向用戶提供以下權(quán)限：系統(tǒng)管理、終端管理、控制、瀏覽，能控制每個(gè)用戶對(duì)每個(gè)終端的訪問(wèn)權(quán)限；

③ 系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)注冊(cè)（修改）新用戶，并為用戶分配權(quán)限；負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)級(jí)參數(shù)；

④ 一般授權(quán)用戶可以添加（修改）其管轄范圍內(nèi)的終端的配置參數(shù)。

該方案的視頻監(jiān)控平臺(tái)采用C/S結(jié)構(gòu)，無(wú)線終端的視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳給中心服務(wù)器端，客戶端訪問(wèn)中心服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)視頻查詢，同時(shí)可以通過(guò)中心服務(wù)器對(duì)終端設(shè)備下發(fā)命令和數(shù)據(jù)。客戶端的硬件要求不需很高，一般PC機(jī)就滿足，方面于油田各部門人員安裝使用。軟件上只需在PC機(jī)或特定的計(jì)算機(jī)上安裝NetFramework1.1、Mapx4.0和客戶端軟件包。友好的客戶端界面，易于操作。

客戶通過(guò)客戶端可以注冊(cè)分組和用戶和終端設(shè)備，便于各級(jí)用戶的權(quán)限管理和各油井區(qū)分管理，設(shè)備正常運(yùn)行就能與中心服務(wù)器正常通信，在客戶端就可以看到設(shè)備上線，可查看視頻和其他相關(guān)信息。

安裝成功后顯示圖標(biāo)如圖2，雙擊圖標(biāo)后打開(kāi)用戶登錄窗口如圖2

          單擊設(shè)置，打開(kāi)服務(wù)器參數(shù)配置，修改中心服務(wù)器的IP地址，port默認(rèn)：5771，如圖4確定后返回用戶登入窗口。

       填上相應(yīng)的用戶名和密碼，第一次安裝，默認(rèn)的管理員帳號(hào)為admin，密碼1111，然后登入客戶端平臺(tái)界面如圖5。

                                  4.2客戶端平臺(tái)菜單

       4.2.1系統(tǒng)

配置客戶端的一些自定義信息。在這里你可以配置第一，第二地圖（默認(rèn)顯示第一地圖，可以在菜單，窗口管理進(jìn)行切換），預(yù)置短消息，選擇報(bào)警的聲音文件，配置需要搜索的地圖圖層，選擇報(bào)警時(shí)的處理方式和顯示方式，配置終端設(shè)備各狀態(tài)下的顏色，配置程序的名稱等                   

 圖6 系統(tǒng)配置菜單

用戶管理：修改任何一個(gè)的密碼（操作員才有此權(quán)限）

圖7    修改用戶密碼

 

   4.2.2修改本操作員密碼

 

4.2.3文件菜單，選擇“打開(kāi)視頻”則視頻窗口會(huì)從地圖切換為視頻

4.2.4窗口菜單，前面打鉤項(xiàng)就表示平臺(tái)界面講顯示改窗口，否則就改窗口就隱藏

 

4.2.5注冊(cè)分組

選擇菜單欄的“注冊(cè)分組”，打開(kāi)對(duì)話框，選擇分組所在的上一級(jí)分組，填上分組名稱，分組級(jí)別，聯(lián)系人及聯(lián)系電話，保存。如圖11，

注冊(cè)車輛就是注冊(cè)終端設(shè)備，只有執(zhí)行了這一步，中心服務(wù)器才能識(shí)別訪問(wèn)中心的具體為某臺(tái)終端，才能開(kāi)始通信。該C/S系統(tǒng)是以車載手機(jī)號(hào)識(shí)別終端，故這里所填入的車載手機(jī)號(hào)必須與配置里的電話號(hào)碼一致。

4.3.1 平臺(tái)共有3個(gè)窗口：車載資源管理器、視頻窗口和日志窗口，窗口顯示或隱藏可通過(guò)窗口菜單選擇。

1）  車載資源管理器顯示是當(dāng)前操作員權(quán)限可看到的終端設(shè)備。

2）視頻窗口，雙擊某一路，當(dāng)路顯示會(huì)在全窗口顯示和1/4窗口顯示切換。要看某臺(tái)設(shè)備的視頻時(shí)只要將車載資源管理器上某臺(tái)設(shè)備圖標(biāo)直接拖到某路就可以看設(shè)備上該路的視頻。

                          其中視頻畫(huà)面上顯示當(dāng)前日期、時(shí)間及目前傳輸視頻流的幀數(shù)，位數(shù)等，

3）日志窗口：日志欄可看到客戶端啟動(dòng)的時(shí)間，車輛欄看到曾成功登入的設(shè)備，灰色的表示當(dāng)前設(shè)備沒(méi)登中心，青綠色的表示設(shè)備登上中心。

²  圖像清晰、實(shí)時(shí)性好，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況，傳輸速率最高25幀/秒。

²  可對(duì)每路視頻通道的地點(diǎn)名稱設(shè)置。

²  查詢方便，使操作人員可以通過(guò)地點(diǎn)組名稱選擇監(jiān)控。

²  可以對(duì)各通道視頻信號(hào)進(jìn)24小時(shí)不間斷錄像。

²  監(jiān)控終端都具有定時(shí)輪巡切換功能。

²  抓拍功能，獲取某個(gè)瞬間的畫(huà)面圖像，以JPEG格式保存。

²  視頻服務(wù)器和遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)的控制延時(shí)不超過(guò)5秒。

²  確保基于TCP/IP傳輸?shù)目煽啃裕瑏G包率不大于1％。

²  客戶端可遠(yuǎn)程控制云臺(tái)動(dòng)作、攝像機(jī)焦距和繼電開(kāi)關(guān)。

²  用戶分控制優(yōu)先級(jí)，同時(shí)提供低權(quán)限用戶協(xié)商控制機(jī)制。

²  系統(tǒng)具有完善的錄像服務(wù)：人工錄像、計(jì)劃錄像和報(bào)警錄像，可存儲(chǔ)、檢索、備份；

²  系統(tǒng)提供了智能化快速檢索回放錄像資料的功能，可按時(shí)間、地點(diǎn)、攝像機(jī)、報(bào)警事件等要素進(jìn)行檢索，大大降低了檢索時(shí)間和復(fù)雜程度，使用戶可以迅速地查找到需要的錄像資料。回放有逐幀、慢放、常速、快速及放大/縮小等多種方式，并可以將任意一副回放圖像存放成JPEG格式的圖像。

²  用戶管理：提供了用戶帳號(hào)的開(kāi)戶、修改、刪除、密碼修改等維護(hù)操作；對(duì)于每個(gè)用戶總公司管理員可以指定他有權(quán)進(jìn)行操作（包括瀏覽/控制/管理）的監(jiān)控點(diǎn)集合。用戶只需要登陸服務(wù)器即可以對(duì)給予他授權(quán)的相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行操作。

²  設(shè)備管理：提供了對(duì)監(jiān)控工作站及其下屬通道監(jiān)控點(diǎn)的添加、刪除、修改等維護(hù)操作；對(duì)監(jiān)控工作站按區(qū)域進(jìn)行層次化樹(shù)狀管理；當(dāng)監(jiān)控工作站啟動(dòng)和服務(wù)器連接成功后，服務(wù)器將自動(dòng)獲取監(jiān)控工作站及其下屬通道的連接信息，存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶登陸后可以瀏覽到被授權(quán)的在線監(jiān)控點(diǎn)。

²  權(quán)限管理：站點(diǎn)畫(huà)面選擇和切換由公路公司監(jiān)控中心值班員統(tǒng)一調(diào)控，相關(guān)用戶通過(guò)局域網(wǎng)共享視頻圖像資源，有特殊要求可通知值班員操作實(shí)現(xiàn)。

使用現(xiàn)代通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控對(duì)于及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地掌握石油設(shè)備運(yùn)行情況，進(jìn)行科學(xué)決策有著十分重要的意義，主要有以下幾點(diǎn)：

(1) 可降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率

傳統(tǒng)的方法，工作量大而繁重，費(fèi)用高，特別在環(huán)境惡劣的油井，若設(shè)備運(yùn)行不正常，無(wú)法獲取實(shí)時(shí)信息，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，采用實(shí)時(shí)視頻上傳，人只需室內(nèi)進(jìn)行，大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)可減少冗余人員，利于降本增效。

(2) 便于及時(shí)掌握生產(chǎn)情況，利于科學(xué)管理

傳統(tǒng)的到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控方法，通常難以及時(shí)、準(zhǔn)確、全面直觀、高效、連續(xù)地反映設(shè)備運(yùn)行狀況。實(shí)現(xiàn)油井的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，管理人員在辦公室或各個(gè)測(cè)點(diǎn)上就可以直觀地看到所有抽油機(jī)的工作情況。隨著無(wú)線通訊網(wǎng)的發(fā)展，各級(jí)管理部門可隨時(shí)掌握一線的生產(chǎn)情況，真正做到運(yùn)籌帷幄之中，決勝千里之外。

(3) 便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提高工作效率

實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)油井井口作業(yè)是否正常等情況，從而有效地防止設(shè)備損壞，減少停機(jī)時(shí)間。抽油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，油井的機(jī)電設(shè)備難免會(huì)出現(xiàn)一些不正常情況，有些情況如能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，就可以減少或避免油井故障，減少經(jīng)濟(jì)損失。