长输管线应急系统中远程监控管理系统解决方案的探讨

刘 琦

（中国寰球工程公司辽宁分公司， 辽宁 抚顺 113006）

长输管线穿越多座城市给管线管理部门带来诸多不便，特别是管线腐蚀、盗油事件时有发生，管线发生安全、环保事件的几率逐年上升。加强管线事故应急设施的建设是保证长输管线安全生产的必要手段。为降低管线泄漏造成的污染，管线管理部门要做出快速反应，将安全环保事故产生的影响降到最低，将管线泄漏造成的污染影响降到最低，因此紧急救援的应急抢修措施是关键，然而怎样保证紧急状况下管线管理部门调度指挥的方便、快捷、准确是应急处理的重中之重。

远程监控管理系统能够在事故现场或某些重要场合，将个体深入现场摄取的图像、声音通过无线传输的方式传送到一定距离外的通讯车，在指挥车内的监视器进行图像信号的显示，为现场指挥提供依据；同时，通过车载图像传输系统，将图像信号传输到上级指挥中心，从而实现快速、灵活的远程调度指挥，为中心指挥部门能够时时监控到事故发生现场的具体情况，正确下达指令，快速进行抢维修提供了第一手资料和通讯保证。

1 远程监控管理系统解决方案

1.1 应用功能及实例解析

1.1.1 应用功能要求

（a）实现个体便携设备深入现场采集图像；

（b）实现个体图像上传至指挥车；

（c）实现移动通信车图象通过3G 网络上传至指挥中心。

1.1.2 应用实例解析

（a）在事故发生现场或某些场所，个体摄像采集的图像资料、声音资料可以通过无线通信的方式传到一定距离外的指挥通讯车上，在指挥车内的监视器进行图像信号的显示；同时，通过车载图像传输系统，将图像信号传输到指挥中心，从而实现快速、灵活的现场指挥或远程调度。

（b）根据对现场传回图像资料的分析、存储，现场传回的图像资料应具有较高的图像质量，一般应达到 MPEG2 编码播放级别的画质；所采集的图像传输信道速率一般应大于4 M 波比思、传输延时不大于40 ms。

（c）由于长输管线经过的地带多处偏僻、荒芜，或遇山川、河流、沟壑等复杂的自然环境。因此为满足紧急事故情况下通讯的快速、灵活、方便的应用需求。从个体摄录的现场到离开一段距离外的通讯车，需要传输的无线图像、音频系统必须具备穿透能力及绕射能力，也就是必须实现全方向发、全方向收的效果。

（d）为减轻深入现场的个体图像采集者的负担，采集者所携带的无线图像传输设备应具有轻便巧小、便于携带的特点。

1.1.3 技术方案

无线移动音视频通信系统技术方案是以中国联通公司的 3G 无线网络和 Internet 网络的优势为主体，配合车载、个体无线图像传输设备（接收、发射）技术，实现对长输管线沿途的现场视频监控、远程视频监控、管理，无线网络视频监控、管理等应急指挥功能。

（a）3G 无线视频管理流程

目前流媒体视频处理技术和 CWN-H.264 视频压缩计算方法是比较先进的3G 无线视频管理系统，它灵活的整合了 3G 数据通讯功能。它将个体摄像机采集到的图像，经过压缩视频编码，再通过 3G智能无线通讯模块，将个体采集的实时动态图像传送到距离最近的 3G 无线电信网络，使用者通过因特网访问中心管理服务器，通过计算机等手段监控现场图像。从而实现视频数据的编码、解码、加密、解密、交互、发送、接收及异地远程控制的功能。系统融合并优化3G 数据通讯以及H.264 数字视频编码的功能；利用 3G 无线网络和因特网的现实优势，使需要者无论在任何地方皆能方便、迅速地连接系统，实现异地远程管理监控。

（b）车载/个体3G 网络远程无线视频监控系统工作原理。

车载/个体 3G 网络远程无线视频监控系统工作原理示意图见图1。

其中主要硬件：

EVDO(CDMA2000) 双卡无线网络视频服务器，型号为 CWN1000EV-I/II，它建立于 EVDO 标准的中国电信3G 网络技术基础上， DSP 具有嵌入式、高性能的系统设计，支持域名和动态配置，支持更多种的网络协议，可通过有线或无线两种方式容易连接入网，可以在国际互联网、广域网、局域网和无线公用数据网上便利的传输视频。

图1 车载/个体3G 网络远程无线视频监控系统工作原理示意图Fig.1 Vehicular/Personal 3G Remote Radio Video Monitoring System Functional Diagram

（c）硬件系统构成图见图2。

图2 硬件系统构成图Fig.2 Hardware System Configuration Diagram

H264 高效编码器的视频压缩技术，使信道动态调整更加灵活，纠错更加可靠，在有限的带宽条件下确保视频数据的传输流畅。

（d）软件系统构成图见图3。

图3 软件系统构成图Fig.3 Software System Configuration Diagram

监控管理软件网络视频监控管理系统的核心，它以高品质、高效率的集中化、分布式网络管理为架构；以视频、音频、数据等多媒体信息的网络传输为基础，为用户执行实时监视、录像存储、应急预警的安全防范工作。

客户端软件植根于行业/企业网络平台，与CWN 系列网络视频监控服务器的紧密配合，使用户实施大规模远程监控成为可能。彻底替代传统安防系统的DVR 加网络视频服务器设计思路，以及可持续进行更新换代的解决方案，最大可能为用户提供长期的投资保护。

系统管理软件基于数据库技术、多媒体处理技术、数据流管理技术所建立，标准的C/S 或B/S 网络架构完全满足多点布防与采集、大容量多媒体信息流管理与分发、多用户同步、实时、远程监视与控制的现代化安防技术需求，使建设规模宏大、信息丰富、手段灵活的安防系统成为可能。

（e）系统功能实用性

（1）事发现场的视频采集统与监控:事发地摄录过程不单是白天，也可能是光线不足的夜晚甚至伸手不见五指，为了保证图像采集的高品质，系统可配备有补助照明功能的紅外线摄像仪，对监控对象的监视达到全天候的实时图像采集。

可以将个体携带的摄像仪固定在现场，对某一固定区域进行24 h 不间断的全天候监控，达到被监视区域时刻在车载、本地和远程异地监控中心的屏幕上显示。

固定在现场的摄像仪还可以进行报警联动，可实现报警时摄像仪定点、定焦在事先设定的报警区域实施监视。

（2）摄像仪的远程异地控制: 深入到现场的个体移动或固定摄像仪可根据异地监视的需求对其镜头进行焦距、光圈、景深距离的任意控制操作，对制约摄像仪上下左右转动的云台也可做到全方位远程任意控制操作，并能对预制位动作进行随时准确的监测和反馈。

（3）备份和存储: 现场摄像仪传回的视频、音频信号经过模拟和数字的转换、压缩编码有选择的存储在车载、本地或远程异地，保存到计算机、硬录机或磁盘阵列中，或可传输至监控中心的中心管理服务器，音频、视频录制文件方式保存在硬盘中，具有长时不间断的录制和存储，具有视频抓拍功能。

（4）查询功能：系统可以依托访问空间数据库获取强大的空间分析和查询功能，比如获取事发地及附近周边的电子地图，有助于对环境进行切实分析了解等更多，更丰富的咨询。

（5）系统容量: 单台计算机服务器，系统软件支持1 000 个以上的无线视频服务器。

按照平均100 kbps/路的标准，单台计算机服务器支持1 000 路以上音视频数据流的转发。单台计算机服务器，支持100 个以上的用户同时在线。

（f）系统结构

（1）人到车:个体设备适合地形较复杂，或事故抢修中车到现场受到限制，通常由工作人员携带背负式便携式微型发射前端设备，将信号从现场传到后方的指挥车；

（2）车到指挥中心：车到指挥中心，指的是3G 终端设备安装在机动车上，通过3G 网络把视频传到指挥中心；

（3）人—车—车：当长输管线经过区域某段3G 网络没有覆盖时，通过车载、个体携带的无线接收/发射装置将音视频信号转输到有3G 网络覆盖地区，再通过安装在机动车上的3G 终端设备经3G 网络把视频传到指挥中心；

1.2 无线移动音视频通信系统主要设备表

无线移动音视频通信系统主要设备表见表1。

表1 无线移动音视频通信系统主要设备表Table 1 Main Devices Of Wireless Mobile Audio And Video Communication System

1.3 无线移动音视频通信系统主要设备原理

1.3.1 无线发射机

无线发射机是大功率非视距无线移动音频、视频无线传输设备。

无线发射机原理框图见图4。

图4 无线发射机原理框图Fig.4 Radio Transmitter Functional Diagram

1.3.2 无线接收机

无线接收机是非视距移动音频、视频无线传输设备，主要用于非视距移动音频、视频无线发射信号的正确接收和处理。

无线接收机原理框图见图5。

图5 无线接收机原理框图Fig.5 Radio Receiver Functional Diagram

1.3.3 个体携带式移动图像传输设备

个体携带式移动图像传输设备包括接收机和发射机两部分。发射机包括发射天线、数字调制、功率放大、视音频数字压缩，它具有便携的特点可以个体携带使用，也可仪作为车载中继设备。

个体携带式移动图像传输设备原理框图(图6)。

图6 个体携带式移动图像传输设备原理框图Fig.6 Personal Image Sending Device Functional Diagram

1.3.4 中继设备

“中继设备”是新一代高速SSCOFDM 无线网络数据传输设备，它能够达到高速无线网络数据实时状态下的接收和转发，是完成移动和障碍条件下传输数据、图像、语音、等单双向网络多种复杂业务需求的非常有效补的充设施，能最大程度拓展无线传输的距离。特别适合在复杂和障碍非常严重的条件下使用。

2 远程监控管理系统解决方案的系统结构

（a）人到车:个体便携设备适合长输管线的事故勘察、抢修、救援等人员使用，通常由工作人员携带便携式、微型发射前端设备，将信号从各种现场（山区，丛林，河谷等）传到附近指挥车，再通过车载无线设备传到或远端异地的指挥调度中心。

（b）车到指挥中心：车到指挥中心，一般指的是发射前端安装在机动车上，而接收系统安装在指挥中心，这和车到车方式类似，但由于接收系统安装在指挥中心，也就有条件安装在比较高的位置上，这样，其覆盖范围大大提高，这种用法更适合石化长输、抢修指挥车等等的应用。

车到指挥中心系统结构图见图7。

图7 车到指挥中心系统结构图Fig.7 Command Vehicle To Superior Commanding Center Diagram

3 结束语

远程监控管理系统对于石化储运长输管线的应急处理方面具有很显著的实用性和可操作性。通过对“远程监控管理系统解决方案”的探讨，促进通讯设计的技术更新与时俱进，推动数字通讯、移动多媒体通信系统等现代化的通信技术手段在石化储运工业生产运行中的应用，并使其不断完善、可靠的运用在实际工程设计活动中。

［1］视频安防监控系统工程设计规范GB50395-2007 [S].

［2］视频显示系统工程技术规范GB50464-87[S].

［3］工业电视系统工程设计规范GB50115-2009[S].

［4］石油化工企业电信设计规范SH/T3153-2007[S].