油氣管道工程同軸組網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)

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摘要：油氣管道工程現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)清晰度不高，為提高管道運(yùn)行安全性，同時(shí)降低施工難度，開發(fā)了同軸組網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用視頻掃描消隱場(chǎng)來傳輸控制信號(hào)，不需要更換線纜；利用已有視頻電纜傳輸控制信號(hào)和視頻信號(hào)，只需要將前端更換為720P數(shù)字高清同軸視控?cái)z像機(jī)，將后端更換為同軸視控硬盤錄像機(jī)，采購方便、施工簡單。實(shí)踐證明，采用同軸組網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)既可節(jié)省施工時(shí)間和總體投資，又能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

關(guān)鍵詞：管道工程；同軸監(jiān)控；工業(yè)電視；清晰度；攝像機(jī)；硬盤錄像機(jī)

在早期油氣管道建設(shè)中工業(yè)電視系統(tǒng)大多采用的是480TVL模擬攝像機(jī)，隨著安防要求的提高，已有的模擬攝像機(jī)已經(jīng)不能滿足安防的需求，必須對(duì)現(xiàn)有的工業(yè)電視系統(tǒng)進(jìn)行改造。但是已有的模擬工業(yè)電視系統(tǒng)基本都是采用視頻電纜傳輸視頻信號(hào)、控制電纜傳輸控制信號(hào)的方式，如果采用光纜進(jìn)行視頻和控制信號(hào)的傳輸則需要開挖站場(chǎng)路面，增加很大的施工量，而且已有站場(chǎng)地下管線眾多，稍有不慎很有可能挖斷已有的管線，存在很大的風(fēng)險(xiǎn)[1-2]。

1油氣管道工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)

油氣管道站場(chǎng)中現(xiàn)有工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)主要由模擬攝像機(jī)、監(jiān)控終端、DVR/NVS、視頻電纜+控制電纜組成，前端模擬攝像機(jī)通過埋地敷設(shè)的視頻電纜和控制電纜將視頻信號(hào)和控制信號(hào)傳輸至后端監(jiān)控設(shè)備.已有模擬工業(yè)電視系統(tǒng)攝像效果模糊，看不清車牌號(hào)，無法識(shí)別數(shù)字，同時(shí)后端圖像處理軟件無高清分析能力，無法對(duì)采集的圖像進(jìn)行高清分析處理，而且模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)傳輸距離受限（不能超過500m），后端配備的圖像處理設(shè)備復(fù)雜，這對(duì)油氣管道站場(chǎng)的安防造成了隱患，特別是在一些高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)，需要對(duì)入侵的行為、動(dòng)作很好地識(shí)別。為了提高安防的可靠性，需要設(shè)置高清攝像機(jī)，提高后端圖像處理軟件的分析、識(shí)別能力，以使監(jiān)控平臺(tái)能高清顯示現(xiàn)場(chǎng)采集的圖像信息。

2同軸組網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

光纖組網(wǎng)方案?jìng)鬏斁嚯x不受限制，抗干擾性強(qiáng)、擴(kuò)容性好，但是若采用本方案需要開挖現(xiàn)有路面，重新敷設(shè)光纜，會(huì)增加很大的工程量和投資；采用無線組網(wǎng)方案，不需要開挖已有路面，組網(wǎng)方便，但是抗干擾性差，容易受電磁影響；采用同軸組網(wǎng)方案不需要開挖已有路面，可利用已有的SYV75-5視頻電纜替換前端攝像機(jī)和后端處理設(shè)備，施工簡單、方便，由于采用數(shù)字信號(hào)傳輸，抗干擾性好。通過以上對(duì)比，結(jié)合視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)，綜合考慮設(shè)備的通用性、備品備件及后期維修維護(hù)，開發(fā)了同軸監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)只通過一根同軸電纜來傳輸視頻信號(hào)和控制信號(hào)，攝像機(jī)在成像時(shí)逐行掃描每一個(gè)像素點(diǎn)，在從第1行跳轉(zhuǎn)到第2行過程中停止掃描，此段時(shí)間為消隱場(chǎng)，當(dāng)跳轉(zhuǎn)到第2行時(shí)再進(jìn)行掃描。同軸組網(wǎng)技術(shù)就是在成像過程中將控制信號(hào)無縫插入到視頻信號(hào)中，通過消隱場(chǎng)這個(gè)時(shí)間段來進(jìn)行信號(hào)傳輸.在實(shí)際應(yīng)用中，485接口電路、控制單元及合并分離電路集成于同軸監(jiān)控硬盤錄像機(jī)內(nèi)，A/D轉(zhuǎn)換模塊、合并分離電路、解碼器集成于攝像機(jī)內(nèi)，由于采用模數(shù)轉(zhuǎn)換，攝像機(jī)可實(shí)現(xiàn)同軸高清720P清晰度。由于采用數(shù)字信號(hào)傳輸，傳輸距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于已有的模擬攝像機(jī)傳輸距離[6]（視頻電纜采用數(shù)字信號(hào)傳輸可達(dá)1500m，而模擬視頻監(jiān)控中的視頻電纜傳輸距離僅為500m），在實(shí)際應(yīng)用中，原有的工業(yè)電視視頻電纜仍然可以利用，只需要拆除控制電纜以及更換后端硬盤錄像機(jī)及前端攝像機(jī)。咨詢供貨商，?？低暋⒋笕A科技、華為等工業(yè)電視廠家均有多種同軸監(jiān)控?cái)z像機(jī)及同軸監(jiān)控硬盤錄像機(jī)，設(shè)備具有通用性，采購及維護(hù)都很方便，可大幅度減少施工工程量并縮短施工工期，節(jié)省投資。

3應(yīng)用實(shí)例

同軸組網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)在某油氣管道監(jiān)控系統(tǒng)改造工程中得到了成功應(yīng)用。監(jiān)控站場(chǎng)有4臺(tái)模擬攝像機(jī)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)1臺(tái)已損壞，3臺(tái)攝像模糊，達(dá)不到現(xiàn)有安防需求，因此，需要對(duì)已有攝像機(jī)進(jìn)行替換。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原4臺(tái)模擬攝像機(jī)均采用視頻電纜+控制電纜的方式進(jìn)行信號(hào)傳輸，視頻電纜采用的是SYV75-5，后端監(jiān)控主機(jī)為8路DVR。本工程拆除后端DVR和前端4臺(tái)模擬攝像機(jī)，已有的控制電纜棄之不用，視頻電纜保留。新增的硬盤錄像機(jī)和高清攝像機(jī)均采用同軸監(jiān)控技術(shù)，前端720P高清攝像機(jī)通過自帶的BNC頭接入已有防水箱內(nèi)的視頻電纜，電源線接入已有防水箱內(nèi)的接線端子，后端同軸監(jiān)控硬盤錄像機(jī)（BNC頭）接入已有的4路視頻電纜，在原監(jiān)控終端內(nèi)加載新的管理軟件。圖5為此工程站場(chǎng)攝像機(jī)的布置圖，虛線為已有的視頻電纜，模擬攝像機(jī)均替換成一纜雙傳一體化槍式攝像機(jī)。

4應(yīng)用效果

4.1社會(huì)效益

本工程實(shí)施后，對(duì)攝像機(jī)的效果進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)4臺(tái)攝像機(jī)均能正常工作.右側(cè)為改造后攝像效果圖，可以看出，同軸監(jiān)控?cái)z像機(jī)攝像效果較好，提高了安防的穩(wěn)定性。同軸監(jiān)控系統(tǒng)不需要開挖已有路面，因此很好地保護(hù)了站場(chǎng)完好性，特別對(duì)一些比較大的站場(chǎng)，能維護(hù)原有站場(chǎng)整體風(fēng)貌。

4.2經(jīng)濟(jì)效益

由于同軸組網(wǎng)方案只需要利用已有的視頻電纜，無線組網(wǎng)方案利用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻信號(hào)傳輸，兩者均不需要開挖路面，大大減少了施工費(fèi)用，而光纖組網(wǎng)方案雖然前后端跟同軸組網(wǎng)方案相同，但是其利用光纜進(jìn)行傳輸（場(chǎng)區(qū)距離較遠(yuǎn)時(shí)），需要開挖已有的路面，帶來大量的施工費(fèi)用。無線組網(wǎng)方案由于通過自建Wifi、無線網(wǎng)橋、租用3G、CDMA網(wǎng)絡(luò)等方式進(jìn)行信號(hào)傳輸，需要一定的租用費(fèi)，每臺(tái)設(shè)備按照2M考慮的話，租用費(fèi)為每年2.4萬元。經(jīng)綜合對(duì)比，同軸組網(wǎng)方案比光纖組網(wǎng)及無線組網(wǎng)方案在經(jīng)濟(jì)上更具優(yōu)勢(shì)。

5結(jié)語

隨著安防要求的提高，各行各業(yè)已有的模擬監(jiān)控系統(tǒng)已滿足不了安防需求，高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化已成為監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于油氣管道行業(yè)，已建站場(chǎng)模擬工業(yè)電視系統(tǒng)勢(shì)必需要進(jìn)行改造，同軸組網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)既能實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)控，又能大大減少施工工程量，把對(duì)已有站場(chǎng)的破壞程度降到最低。但是，在對(duì)已建站場(chǎng)工業(yè)電視進(jìn)行改造時(shí)，同軸組網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)需依托于原有的視頻電纜，當(dāng)場(chǎng)區(qū)攝像機(jī)距離后端監(jiān)控終端超過1500m時(shí)，信號(hào)衰減比較大，圖像質(zhì)量差，此時(shí)需要采取其他措施進(jìn)行修正，如增加信號(hào)增強(qiáng)器或者采用光纖組網(wǎng)方案。該系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)本身的自動(dòng)報(bào)警功能，仍然需要結(jié)合周界入侵報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)入侵的報(bào)警功能。

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作者:劉曉峰 劉桂志 馬元將 張強(qiáng) 單位:中國石油管道局工程有限公司 中國石油青海油田分公司采油二廠安全監(jiān)督站