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隨著3G網(wǎng)絡(luò)在中國的快速發(fā)展，無線帶寬滿足視頻實時傳輸，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)所開發(fā)的最新型的無線視頻實時傳輸方式——無線視頻終端和計算機及網(wǎng)絡(luò)所組成的系統(tǒng)對油井井口進行實時監(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)場每日定時檢查設(shè)備運行情況，只要工作人員在辦公室就可以監(jiān)控多個井口。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勞力物力，并且影響了設(shè)備監(jiān)控實時性，甚至準確性。所以油場的信息化、實時化就顯得極為突出。隨著計算機技術(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，即目前的以計算機、TD/EVDO/WCDMA網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的油田井口視頻監(jiān)測系統(tǒng)可大大提高油田生產(chǎn)效率，降低綜合成本，實現(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視頻終端通過紅外攝像頭監(jiān)控井口的實時工作情況，視頻信號經(jīng)視頻終端處理后，通過無線網(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，供客戶端隨時查詢。

該方案終端設(shè)備包括紅外攝像頭和3G無線視頻終端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，即把被攝體的現(xiàn)場圖像變成電信號，然后送入監(jiān)控系統(tǒng)的傳送分配部分進行傳送。攝像部分的核心是攝像機，它是光電信號轉(zhuǎn)換的主體設(shè)備，是整個監(jiān)控系統(tǒng)的眼睛。

嵌入式LZ8713S無線視頻終端是現(xiàn)代計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)的結(jié)晶，是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心。該主機具有全實時錄像，云臺鏡頭控制，全實時監(jiān)視等功能。它主要是對攝像機采集的模擬圖像進行數(shù)字化處理，然后記錄在計算機或者內(nèi)置的硬盤上。計算機上保存圖像信號的主要好處是圖像在保存過程和回放過程不會引起失真，清晰度高，保存時間長，不用頻繁的更換存儲設(shè)備。而且該主機使用方便，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)中的任意一臺計算機只要被授權(quán)都可以觀看。將視頻信號、云臺控制線、等等信號線接入我公司的LZ8713S無線視頻終端，通過嵌入式系統(tǒng)的壓縮、編碼，直接發(fā)送到以太網(wǎng)上。

專為無線視頻監(jiān)控設(shè)計，采用高性能DSP實現(xiàn)音、視頻壓縮，圖像編碼符合H.264標準。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、分布式移動監(jiān)控平臺，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、森林防火等野外布線困難或需要移動的監(jiān)控領(lǐng)域。

LZ8713S產(chǎn)品特點：

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 獨特的動態(tài)信道自適應(yīng)技術(shù)，畫面流暢

² 雙向語音傳輸，平均延時可控制在3秒

² 通過移動視頻網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)碼流分發(fā)，系統(tǒng)架構(gòu)合理

² 配置多種PTZ協(xié)議（可擴展），支持工業(yè)標準的控制I/O

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

² 遠程實時監(jiān)控，雙向語音對講，實時接收車輛報警信息

² 支持電腦瀏覽，手機瀏覽，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，實時監(jiān)控車輛位置，對偏離路線、超速、異常停車等可疑行為立即報警

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

² 車載9-32V寬電源設(shè)計，滿足任何車輛直接供電

² 獨創(chuàng)的SD卡錄像存儲專用存儲結(jié)構(gòu)，容錯性強，異常斷電時數(shù)據(jù)不會損壞或丟失

² 支持遠程無線下載錄像片段，支持多路同步播放、運動軌跡同步播放

² 用鼠標、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，記錄車輛運行狀態(tài)

² 支持無線待機功能，可通過報警、短信、定時等方式觸發(fā)設(shè)備上下線，節(jié)約無線網(wǎng)絡(luò)資費

² 3G多種無線網(wǎng)絡(luò)可選

² 定時開關(guān)機功能，防止人為忘記關(guān)機，保護車載電瓶

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

² 系統(tǒng)支持在線遠程升級，使用維護方便

² 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，內(nèi)置硬件看門狗，可7*24小時連續(xù)運行

主要的部分有通信服務(wù)器、視頻服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(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)庫服務(wù)器要安裝數(shù)據(jù)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫腳本；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)器主要負責(zé)通過設(shè)定的通信規(guī)約和接口與3G視頻終端設(shè)備進行通信，獲取現(xiàn)場設(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它向現(xiàn)場設(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） 對終端設(shè)備進行時間同步；

2） 將處理過的數(shù)據(jù)存入實時數(shù)據(jù)庫；將收到視頻實時上傳到視頻服務(wù)器上，經(jīng)視頻服務(wù)器處理；

3） 通道質(zhì)量監(jiān)視：對通道的速率、誤碼率等指標進行監(jiān)測，并隨時做出統(tǒng)計結(jié)果

4）接受應(yīng)用服務(wù)器發(fā)出的指令。

數(shù)據(jù)庫服務(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)操縱的請求。與用戶交互的應(yīng)用部分（前端）在用戶的工作站上運行。它們的連接軟件是：

²  數(shù)據(jù)庫服務(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，為大容量、多分布點的存儲提供了可能。通常一路提供每秒2 0幀可選的CIF格式圖像，24小時錄像占用空間在500M。

應(yīng)用服務(wù)器負責(zé)接收用戶終端的請求，通過訪問實時數(shù)據(jù)庫向用戶返回所需的數(shù)據(jù)，在必要時向通訊服務(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)能對用戶采用基于組的權(quán)限控制方式，對終端采用基于區(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，能控制每個用戶對每個終端的訪問權(quán)限；

③ 系統(tǒng)管理員負責(zé)注冊（修改）新用戶，并為用戶分配權(quán)限；負責(zé)維護系統(tǒng)級參數(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)控平臺采用C/S結(jié)構(gòu)，無線終端的視頻數(shù)據(jù)實時上傳給中心服務(wù)器端，客戶端訪問中心服務(wù)器，實現(xiàn)視頻查詢，同時可以通過中心服務(wù)器對終端設(shè)備下發(fā)命令和數(shù)據(jù)�？蛻舳说挠布�要求不需很高，一般PC機就滿足，方面于油田各部門人員安裝使用。軟件上只需在PC機或特定的計算機上安裝NetFramework1.1、Mapx4.0和客戶端軟件包。友好的客戶端界面，易于操作。

客戶通過客戶端可以注冊分組和用戶和終端設(shè)備，便于各級用戶的權(quán)限管理和各油井區(qū)分管理，設(shè)備正常運行就能與中心服務(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如圖2，雙擊圖標后打開用戶登錄窗口如圖2

          單擊設(shè)置，打開服務(wù)器參數(shù)配置，修改中心服務(wù)器的IP地址，port默認：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，默認的管理員帳號為admin，密碼1111，然后登入客戶端平臺界面如圖5。

                                  4.2客戶端平臺菜單

       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（默認顯示第一地圖，可以在菜單，窗口管理進行切換），預(yù)置短消息，選擇報警的聲音文件，配置需要搜索的地圖圖層，選擇報警時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“打開視頻”則視頻窗口會從地圖切換為視頻

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

 

4.2.5注冊分組

選擇菜單欄的“注冊分組”，打開對話框，選擇分組所在的上一級分組，填上分組名稱，分組級別，聯(lián)系人及聯(lián)系電話，保存。如圖11，

注冊車輛就是注冊終端設(shè)備，只有執(zhí)行了這一步，中心服務(wù)器才能識別訪問中心的具體為某臺終端，才能開始通信。該C/S系統(tǒng)是以車載手機號識別終端，故這里所填入的車載手機號必須與配置里的電話號碼一致。

4.3.1 平臺共有3個窗口：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)路顯示會在全窗口顯示和1/4窗口顯示切換。要看某臺設(shè)備的視頻時只要將車載資源管理器上某臺設(shè)備圖標直接拖到某路就可以看設(shè)備上該路的視頻。

                          其中視頻畫面上顯示當(dāng)前日期、時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的時間，車輛欄看到曾成功登入的設(shè)備，灰色的表示當(dāng)前設(shè)備沒登中心，青綠色的表示設(shè)備登上中心。

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

²  可對每路視頻通道的地點名稱設(shè)置。

²  查詢方便，使操作人員可以通過地點組名稱選擇監(jiān)控。

²  可以對各通道視頻信號進24小時不間斷錄像。

²  監(jiān)控終端都具有定時輪巡切換功能。

²  抓拍功能，獲取某個瞬間的畫面圖像，以JPEG格式保存。

²  視頻服務(wù)器和遠程監(jiān)控機的控制延時不超過5秒。

²  確�；�于TCP/IP傳輸?shù)目煽啃�，丟包率不大于1％。

²  客戶端可遠程控制云臺動作、攝像機焦距和繼電開關(guān)。

²  用戶分控制優(yōu)先級，同時提供低權(quán)限用戶協(xié)商控制機制。

²  系統(tǒng)具有完善的錄像服務(wù)：人工錄像、計劃錄像和報警錄像，可存儲、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，可按時間、地點、攝像機、報警事件等要素進行檢索，大大降低了檢索時間和復(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：提供了用戶帳號的開戶、修改、刪除、密碼修改等維護操作；對于每個用戶總公司管理員可以指定他有權(quán)進行操作（包括瀏覽/控制/管理）的監(jiān)控點集合。用戶只需要登陸服務(wù)器即可以對給予他授權(quán)的相應(yīng)設(shè)備進行操作。

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

²  權(quán)限管理：站點畫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現(xiàn)。

使用現(xiàn)代通信和計算機技術(shù)對抽油機進行遠程監(jiān)控對于及時、準確、全面地掌握石油設(shè)備運行情況，進行科學(xué)決策有著十分重要的意義，主要有以下幾點：

(1) 可降低工人勞動強度，提高生產(chǎn)率

傳統(tǒng)的方法，工作量大而繁重，費用高，特別在環(huán)境惡劣的油井，若設(shè)備運行不正常，無法獲取實時信息，嚴重影響生產(chǎn)，采用實時視頻上傳，人只需室內(nèi)進行，大大降低工人的勞動強度，同時可減少冗余人員，利于降本增效。

(2) 便于及時掌握生產(chǎn)情況，利于科學(xué)管理

傳統(tǒng)的到現(xiàn)場監(jiān)控方法，通常難以及時、準確、全面直觀、高效、連續(xù)地反映設(shè)備運行狀況。實現(xiàn)油井的遠程實時視頻監(jiān)控，管理人員在辦公室或各個測點上就可以直觀地看到所有抽油機的工作情況。隨著無線通訊網(wǎng)的發(fā)展，各級管理部門可隨時掌握一線的生產(chǎn)情況，真正做到運籌帷幄之中，決勝千里之外。

(3) 便于及時發(fā)現(xiàn)問題，提高工作效率

實現(xiàn)抽油機的實時遠程監(jiān)控，可以及時發(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，減少停機時間。抽油機運行過程中，油井的機電設(shè)備難免會出現(xiàn)一些不正常情況，有些情況如能及時發(fā)現(xiàn)并處理，就可以減少或避免油井故障，減少經(jīng)濟損失。