4G網絡攝像機油田視頻監控系統解決方案

油田在國家和地方經濟中承擔著重要角色，保障石油的安全開采及運輸已成為石油企業的重要工作之一。油田中各個采油點分布零散，有的相距幾百米，有的則相距數公里。每個采油點通常只有少量人員，負責設備維護及安全工作，如負責戶外采油機、室內水泵、油泵的維護及安全防護工作。因此防范力度薄弱，不利于中心集中管理。 

      隨著4G網絡的發展，4G遠程監控系統在石油天然氣行業中快速發展。 4G網絡網技術以其方便快捷的無線通訊優勢及強大的智能化功能及較低的整體擁有成本而迅速在油井監控中得的應用。

當前油田視頻監控系統的主要缺點

部署難度高——監控點較分散，布線施工難，系統安裝部署成本高；

報警不及時——油田現場發生事故時，得靠人眼發現，很容易遺漏重要事件的發生；不能及時知曉現場有事件發生；

運維難度大——部分系統聯網后，面對數量龐大的視頻監控設備，運維工作量巨大且檢測難度大，往往造成故障處理不及時，使得視頻監控系統的使用效果大打折扣；

運維成本高——通過4G網絡實時傳輸視頻到后端，一個攝像頭每小時約消耗1G的流量，每個攝像頭每天需上百元的流量費用，而其中的視頻流量絕大部分是沒有關鍵信息的；

監控系統功能單一，僅有視頻采集顯示功能，不能與滿足油井智能化物聯管理的功能需求，后期也沒有升級為物聯網的功能接口，導致性價比較低

設計目標

實時監控：后端可監看油田現場實時畫面；

感應抓拍預警：現場有車輛或人員進入時，抓拍照片發送到后端及時告警，提醒安保人員對可疑者及時防范；

全網通4G網絡傳輸：抓拍的照片通過移動/電信/聯通的4G網絡遠程傳輸到后端控制中心；

優先支持有線及WIFI：同時支持4G和WIFI及有線網絡。如果同時具備4G和WIFI，系統自動判斷并優先使用WIFI。有線及WIFI斷網后，自動切換到4G網絡。既可以充分使用有線網絡降低成本，又可避免本地網絡被破環或故障時的設備正常通訊

節省流量：感應抓拍的高清照片，通過4G網絡傳輸到控制中心；發現可疑照片時再查看視頻，每張照片約占100kb的流量，比直接傳輸視頻節省上百倍的流量；

斷電斷網后繼續工作：攝像機內置鋰電池，當供電線路被惡意剪斷后，攝像機仍能繼續工作數小時；

預錄像存儲：采用獨特的預錄像算法，連同保存事件發生前和事件發生后一分鐘內的視頻文件，整個事件的前因后果一目了然；

大容量存儲：最大支持256G TF卡本地存儲；結合預錄像技術延長了錄像存儲時間并大幅減少下載無效視頻的流量；

錄像回放：可在管理中心或者手機APP上檢索不同時間段的視頻錄像文件，遠程下載后便可回放；

多終端同時使用：支持多用戶多終端（Android/IOS/Windows）同時在線使用，主賬號可給子賬 號分配使用權限；

H.264 High Profile 壓縮技術：采用先進的H.264 High Profile視頻壓縮編碼技術，在保證高清畫質的前提下，實現更高比例的視頻壓縮，比H.264節省30%的流量,接近H.265的壓縮比；

傳感器接入：支持接入激光測距、氣象、PM2.5、水位量等傳感器，并將對應數據疊加在視頻上顯示，同時傳輸到后端；

芯片：采用海思CPU芯片。低功耗、高性能，長期穩定運行無故障；開放的底層可提供豐富的定制化功能；

IP66 超強防護：采用鋁合金外殼；IP66專業級標準 不怕雷雨天氣；輕松應對惡劣環境；

支持太陽能供電：采用11V-13V寬電壓設計，可采用12V的太陽能供電系統供電；

總體方案設計

油田專用的4G網絡攝像機按照分布式的的設計思想進行系統設計，以單品即系統的高科技產品研發為基礎，采用一體化設計方案，即一臺攝像機就包括了整個監控系統的功能:視頻采集、無線遠程傳輸、處理及本地存儲，還預留了傳感器和控制單元接口，可外接傳感器和控制執行模塊，如接入人體熱紅外感應、溫濕度、PM2.5等傳感器。

傳統油田視頻監控系統結構圖

傳統的油田視頻監控系統龐大、結構復雜、施工困難、投資巨大，當匯聚層的傳輸設備出現故障時，整個系統都停止運行；如果采用傳統4G無線網絡傳輸的方案，則前端視頻實時傳輸到后端需要消耗巨大的流量。

前端設計

1）在各作業區中轉站、聯合站、注入站及配置站等站室內主要工作崗位安裝集成像、存儲、傳輸為一體的4G定時抓拍報警網絡攝像機，將生產狀況進行定時抓拍上傳并存檔。

2）在抽油機、計量間、中轉站及聯合站等室外環境安裝室外一體化感應抓拍4G攝像機，當感應區域有人或車輛進入時，自動觸發攝像機抓拍現場照片，照片通過移動/電信/聯通三大運營商的4G網絡發送到后端，第一時間向指揮中心發出告警提示、并向相關負責人發出手機APP發送抓拍的照片，同時啟動聲光報警器播報語音告警。

3）在油田污水處理廠部署定時抓拍4G遠程監控攝像機，并外接傳感器到處理后的污水中，對含油量、有機物（COD）、懸浮物、硫化物、溫度進行實時監測；當傳感器傳送給攝像機的數值超越攝像機設定的閥值時，攝像機會自動抓拍現場照片上傳服務器存檔，第一時間向指揮中心發出告警提示；并向相關負責人發出手機APP發送抓拍的照片，同時啟動聲光報警器播報語音告警。

4）在采油井的關鍵部位安裝4G網絡攝像機，將油壓表、流量表、溫濕度傳感器接入物聯網攝像機后，將數據解析后疊加到監控畫面中。并在攝像機程序中設定各個傳感器的閥值，一旦超越閥值便觸發攝像機抓拍現場照片上傳服務器存檔，第一時間向指揮中心發出告警提示；并向相關負責人發出手機APP發送抓拍的照片，同時啟動聲光報警器播報語音告警。

5）在輸油管道與道路交叉路口安裝4G抓拍報警攝像機，并外接戶外型人體熱紅外&雷達雙鑒別傳感器，當感應區域有行人貨車輛經過時，觸發攝像機自動抓拍現場照片發送到后端，第一時間向指揮中心發出告警提示；并向相關負責人發出手機APP發送抓拍的照片，同時啟動聲光報警器播報語音告警。

6）定時抓拍：為確認設備的可靠性，可設置抓拍的起始時間及抓拍間隔。僅消耗極少的流量就可及時了解現場的概略情況。

清晰成像

攝像機采用海思系列TI芯片方案，具有低功耗、高性能，長期穩定運行無故障；開放的底層可提供豐富的定制化功能特點；成像部分可根據需求選配100萬、130萬、200萬、500萬等不同像素的感光器件。鏡頭四周配有6燈大功率點陣紅外補光燈，結合3D數字降噪技術，在夜間也能達到理想的成像效果。

感應抓拍/錄像

攝像機本身自帶感應器，可根據不同的場景選擇雷達/激光測距/紅外感應/三鑒別等合適的感應器；當感應區域有人或車輛進入時，自動觸發攝像機抓拍現場照片，照片通過移動/電信/聯通三大運營商的4G網絡發送到后端，第一時間向指揮中心發出告警提示、并向相關負責人發出手機APP發送抓拍的照片。在聯動聲光報警的同時，攝像機自動開啟預錄像，提前一分鐘將現場畫面保存在攝像機內的內存卡或硬盤中，以便后期調取回放視頻錄像。

傳感器接入

攝像機硬件上可預留多種傳感器接口；將激光測距、氣象、PM2.5、水位量、壓力、電壓等傳感器接入后，解析傳感器數據即可將對應數據疊加在視頻上顯示，數據同步發送到后端。傳感器數據可設置為聯動抓拍或其他執行動作。

平臺管理端

抓拍照片預覽窗口顯示：預覽窗口有報警圖片則顯示報警圖片，預覽圖保持最近更新圖；

抓拍照片存儲：可將抓拍的抓拍按照日期及攝像機ID號進行存檔；  

預覽現場實時視頻畫面：當發現抓拍的照片有疑問時，可及時點擊視頻播放按鈕查看現場實時視頻監控畫面；                                         

抓拍照片檢索回看：可根據攝像機ID號，依據具體時間段檢索；

調取視頻錄像文件：預覽抓拍的照片后，對發現可可疑照片的攝像機進行視頻文件調取回放；

前端攝像機管理：可對攝像機進行分組，編碼、命名等操作；方便管理；

手動校時：可對時間不同步的攝像機，遠程校時，保證多臺設備的時間同步性。 

APP端管理

APP管理端可根據綜合管理中心對其分配的權限實現以下操作：

現場抓拍照片預覽及實時提醒；

歷史照片回放預覽；

前端存儲容量及歷史視頻檢索調用回放；

個人信息、好友信息及權限分配等操作；