高清数字视频监控系统在钻井现场探究和应用

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1、高清数字视频监控系统在钻井现场探究和应用　　摘要：视频监控系统可广泛应用于油气田勘探生产领域。在油田数字化的大背景下，钻井现场使用的高清数字视频监控系统高度融合了计算机技术、图像视频压缩技术及网络技术，其画面清晰、图像延时短、系统稳定可靠，更有利于功能扩展，而且数据更易完整保存以及网络化远程传输控制，同时系统硬件结构也便于钻井现场的安装维护任务。关键词：钻井现场；高清数字视频；3G网络中图法分类号：TP332文献标识码：A文章编号：2095-1302（2014）03-0028-030引言目前，在钻井现场以及其他油气田勘探生产领域，模拟视频监控系统仍然

2、是主要的监控手段，模拟监控系统有其天生的技术瓶颈，在油田数字化大背景下，已不能满足油气田安全勘探生产的需求。而高清数字监控系统在钻井现场有其不可替代的优势：（1）便于计算机处理。由于对视频图像进行了数字化，所以可以充分利用计算机的快速处理能力，对其进行压缩、分析、存储和显示，更有利于数字井场的数据共享；5（2）适合远距离传输。数字信息抗干扰能力强，不易受传输线路信号衰减的影响，特别是在环境恶劣情况下（如钻井现场等）传输，可以在数千千米之外实时监控现场；（3）便于存储查找。数字视频监控系统中，利用计算机建立的索引，在几分钟内就能找到相应的现场记录；（4

3、）提高了图像的质量与监控效率。利用计算机可以对不清晰的图像进行去噪、锐化等处理，通过调整图像大小，借助显示器的高分辨率，可以观看到清晰的高质量图像；（5）系统易于管理和维护。数字视频监控系统主要由电子设备组成，集成度高，视频传输可利用有线或无线信道。这样，整个系统是模块化结构，体积小、易于安装、使用和维护方便[1]。1系统架构5利用现有的高清数字视频采集技术及通信营运商网络，构建远程无线网络视频监控管理系统，并能无缝地兼容任意营运商的网络。它把网络数字摄像机图像通过智能无线通讯终端发射到3G网络，实现视频数据的交互、发送/接收、加密、解码、链路的远程

4、控制维护等功能。根据应用，把实时动态图像传到距离用户最近的3G网络，通过Internet宽带网络实现从系统终控端得到现场实时视频监控图像信息的功能。该系统整合了3G网络和Internet网络的优势，无论您身在何处、任何时间，只要得到授权都可以迅速接入系统，随时随地的进行远程监控管理钻井现场高清视频系统。本系统的架构拓扑图如图1所示。图1系统架构拓扑图系统按IEEE802.3设计，采用分布式结构，由中心服务器和钻井现场前端设备组成[2]。系统可以应需求任意添加新的前端设备。中心服务器即监控中心设备，包括工业级网络视频管理服务器/NVR、监控工作站、客户

5、端软件等。前端设备（即前端监控点设备）包括防爆高清数字摄像机、防爆云台、3G无线传输设备等。2系统前端硬件结构前端摄像机进行了防爆封装，在各种野外恶劣气候条件下能长时间正常工作，满足钻井现场、集气场站等有特殊安全生产环境要求的场所。系统画面清晰，像素达130万，人机界面操作简便，前端设备画面延时短，数字信号利于高清视频画面的存储及网络远程传输，前后端都能控制云台转动、镜头变焦、录像、回放、抓图、多画面切换等操作，能完全替代模拟视频系统。本系统前端性能稳定、结构简单，安装、维护工作少。系统前端硬件架构如图2所示，其中①号区域为钻井司控房；②号区域为钻井

6、现场各监控点（各监控点到司控房距离从30～100m不等，根据每个钻井现场实际情况而定）；③号区域为钻井队长值班室或钻井现场数据中心，距司控房直线距离50m左右。5图2系统前端硬件架构该系统的技术优势有：（1）摄像机、云台及显示器均进行防爆设计。防爆等级达到IP65，能满足钻井现场的特殊要求。防爆封装如图3所示；图3系统前端防爆封装（2）数字高清技术的应用。钻井现场与集气场站多以模拟视频监控为主，现已不能很好地满足数字井场的要求，不但图像清晰度低，而且数据完整保存及远程控制也存在一定的安全隐患。而数字高清视频在油气田勘探生产固定场所的应用，图像像素达1

7、30万，很好地解决了模拟监控系统的技术瓶颈，同时也能更好地融入数字井场，实现数据共享；（3）高清摄像机图像延时短。在钻井现场，视频监控系统作为司钻的第二双眼睛，前端图像的延时直接关系到生产的安全及效率。本系统利用H.264算法，不断优化图像编解码技术，摄像机图像采集到前端显示延时≤300ms（肉眼无法识别），远小于普通民用高清摄像头800ms～1s的延时，非常适合应用于如钻井现场对图像延时要求极高的场合，极大地降低了生产安全风险；（4）图像存储双备份。在司控房NVR存储160小时720P高清录像，钻井现场数据中心服务器同步存储720小时720P高清录

8、像，保障了数据的完整性。53系统软件设计本系统是基于SOA系统架构设计的联网集成管理平台[3]。平台集成了视