钻井井场视频监控系统优化方案

随着安全生产要求的不断提高，视频监控在钻井井场的重要性愈显突出。视频监控可以提供井场最直观的图像，使后方的管理和监控更加便捷；可以纠正违章、防范风险，追溯问题源头；可以辅助安全生产管理、监控和有效的应急指挥；可以促进生产管理提速提效，拓展市场，提升服务质量。另外，井场信息化技术快速发展，促使井场视频监控的技术越来越精进，国内外井场视频监控建设已经逐步实现自动化和智能化。与之相比，工程公司传统的钻井井场视频监控建设相对落后。具体表现为：未形成行之有效的专业技术体系、设备性能参差不齐、系统管理不完善，影响了工程公司井场信息化整体进程。基于此，有必要对钻井井场视频监控系统进行优化，以提高井场视频监控系统性能，满足对安全生产事故的主动预防和控制，将不安全行为可能引发的事故扼杀在萌芽中。

1　技术现状

石油工程井场视频监控大都采用数字视频录像机采集信号，用网线进行传输，利用视频管理器和客户端方式进行视频监控与访问。该方式在一定时期内满足了井场视频监控的需求。但是，随着井场信息量的增大（井数量的增多、访问量的增大），传统的井场视频方式在应用过程中出现了网络拥堵、多用户访问及时性下降等问题。另外，其完全依赖人工值守的方式，难免会产生视觉疲劳、中途分心等情况，难以完全保证对违章作业信息的及时获取，无法完全实现对的井场安全隐患“早发现、早预防、早处理”。

2　视频监控系统优化方案

为解决上述问题，在对国际国内的视频软硬件设施和视频系统建设方案进行调研的基础上，结合工程公司井场的实际情况，针对关键影响因素，进行钻井井场视频建设系统优化。

整体优化技术方案如下：以组建新型局域网代替网线单向传输，提高井场端传输速率；采用流媒体服务转发技术，实现多用户同时访问井场视频；引入井场视频智能分析和图像识别等技术方法，实现智能分析与井场违章行为识别；采用基于web的视频发布技术代替客户端安装技术实现视频快捷访问；建立钻井井场综合信息远程监控系统，实现钻井井场信息的集成、共享。在方案实施期间，灵活采用“一井一定制”策略，配套相应的软硬件及施工措施，以应对复杂多变的井场环境。

2.1　搭建井场局域网

对钻井井场实时数据和图像的传输需要的网络状况进行设计并现场测试，对比各类网络的优缺点，进行选型设计，井场联网的可选技术对比见表1。针对井场无线覆盖的要求，建立了基于网状网（Mesh网）的无线网络，为现场实时数据、图像的传输铺就数据通道，实现视频信息快速传输。井场无线网络实施图如图1所示。

表1　井场联网的可选技术对比表

 

 

图1　井场无线网络实施图

2.2　流媒体服务转发

当有多个用户同时访问有限带宽中的同一视频流时，每一个连接都会占用一个广域网带宽资源，造成网络拥堵，多用户无法同时访问。未采用流媒体转发视频流示意图如图2所示。

 

图2　未采用流媒体转发视频流示意图

经过二次开发，通过流媒体服务器对视频流进行整合分发，节省了大量现场视频上传流量，大幅提高了现场视频监控的访问效率。

具体的做法是当有多个用户同时访问有限带宽中的同一视频流时，最早访问的连接产生1份访问流量，将视频下载到流媒体服务器，其他用户由流媒体服务器转发获得视频资源，不消耗流量和带宽。采用流媒体转发视频流示意图如图3所示。

 

图3　采用流媒体转发视频流示意图

2.3　智能分析技术与对象分析方法

从引入智能分析技术和对象分析方法看，作为人工值守的有效补充，只要监测到与算法中设定的规则相一致的行为或情况发生时，自动向监控系统提示分析结果，并根据不同情况采取相应处理措施，联动报警或人工干预。

具体做法是将视频智能分析模块融入中间媒体处理层平台，成为安全生产“智能”监控的系统核心。同时采用分析方法，对吸烟行为、非法入侵、劳动保护、高处作业、动火作业等井场重点监控行为进行分析辨识，主动预警。智能分析技术与分析方法如图4所示。

图4　智能分析技术与分析方法图

2.4　基于web的井场视频发布

对于钻井井场的视频访问，传统方法是采用客户端安装，需要每个访问者下载相应软件到本地计算机，再通过客户端访问井场视频。这种做法增加了用户的访问难度。井场视频客户端访问示意图如图5所示。

 

图5　井场视频客户端访问示意图

通过基于BS的井场视频发布集成，既省去了客户端安装和视频访问授权带来的问题，又能实现井场视频与井场工程数据的有机结合，使井场视频监控更高效。基于BS的井场视频发布集成方案如图6所示。

 

图6　基于BS的井场视频发布集成方案

2.5　视频监控建设“一井一定制”策略

在钻井现场视频监控建立过程中，采用“一井一定制”策略，灵活实现不同环境下的视频监控部署。针对钻井现场地理区域复杂，施工钻机型号多（海上平台类型各不相同），多种监控区域（钻井队6个、侧钻队4个，海上平台9～11个），所造成的方案设计、设备选型、现场施工等难点，进行量体裁衣，对南北疆宽温问题、非防爆设备防爆问题、海上平台防腐及线缆穿越等问题一一攻关，最终顺利解决。现场硬件设备均符合国家级防爆安全要求，相关技术标准和方案成为今后井场视频建设的纲领性文件。

2.6　建立钻井井场综合信息远程监控系统

结合钻井现场安全生产的实际情况，充分利用现有数据中心、录井信息传输等硬件资源，以数据资源集中配置、统一管理、集成服务、远程共享的思路，对现有“井场视频监控”“录井资料远程实时传输监控”进行整合，建立的钻井井场综合信息远程发布系统，具备了现场综合数据管理、显示、图像显示功能，实现了对各类钻井现场数据、实时图像的可视化，为后方管理提供了强大的技术保障。井场综合信息远程监控系统界面如图7所示。

 

图7　井场综合信息远程监控系统界面

3　现场应用

2016年9月，上述视频建设方案整体配套到工程公司所辖的钻井队、作业队，在胜利油田Y123-P1、TX722和云顶埕岛西项目的8口井进行了现场应用，验证了视频信号的质量、稳定性、井场和后方访问效率等全部功能。试验结果表明，该系统可以满足陆地、海上平台等多种钻井井场施工环境，性能优越可靠。

4　实施效果

按照安全环保文件要求和实施视频监控部署计划进度，钻井井场视频监控系统的优化改造从以下两方面进行：一是以国内先进的视频设备替换或补充原钻机配套的同功能设备，进行满足钻井井场要求的网络改造，以提高设备的可靠性、安全性和防爆水平；二是新增配自动化程度较高的管理软件平台，进行视频系统集成。截至目前，胜利工程公司视频建设系统优化80余口井，服务区域涉及山东、新疆、四川等地，包括胜利工程公司在钻井队、作业队，以及公司外的甲方单位。优化方案的实施多带来了近500万元的经济效益，也产生了良好的社会效益。

4.1　基层员工的安全意识得以加强

基于视频监控的管理，促使现场施工人员时刻绷紧安全弦，保持警醒和高度责任意识，随时注意保持规范施工、标准作业、安全操作，形成了作业标准化的良性循环，全面地提升了安全施工标准化水平。

4.2　后方安全管理履职更加快速精准

通过管理平台，实现管理由后方到现场的重心前移。对施工现场关键环节的全过程、全方位实时监控，施工过程中不规范情形、“三违”行为、安全隐患点直接暴露在三级监控“眼睛”中，管理的零时差缩短了后方安全指令下达就位的时间，确保管理更加精确。

4.3　开创了钻井现场技术服务的新领域

通过系统优化，积累了视频监控技术服务经验，成功应用于可视化钻井现场安全管理，实现了传统服务的再突破，为寒冬期的新技术服务业务发展迈出了积极的一大步。

5　结语

钻井井场视频建设系统优化为钻井作业提供了安全保障。系统优化后，多用户各级安全管理部门能够随时能掌握施工现场安全生产情况，并适时发出预警信息，变事后追责为事前预防，并能极大地约束现场的违规操作行为，减少事故风险，同时提升各级安全生产决策效率，提高服务质量。优化后的视频系统不仅是“互联网+安全”的有效尝试，还促进了安全、生产、质量管理的协同运作，减少信息流转消耗，为胜利工程公司安全、高效生产提供了有力的技术支持。

参考文献

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收稿日期：2018-03-11

作者简介：李青松（1970-），胜利石油工程有限公司信息中心高级工程师，硕士，研究方向：信息化管理。

基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）（2013AA064703）录井信息传输与分析处理系统。