油氣管道工程同軸組網的監控系統

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摘要：油氣管道工程現有監控系統清晰度不高，為提高管道運行安全性，同時降低施工難度，開發了同軸組網監控系統。該系統利用視頻掃描消隱場來傳輸控制信號，不需要更換線纜；利用已有視頻電纜傳輸控制信號和視頻信號，只需要將前端更換為720P數字高清同軸視控攝像機，將后端更換為同軸視控硬盤錄像機，采購方便、施工簡單。實踐證明，采用同軸組網監控系統既可節省施工時間和總體投資，又能保證系統的穩定性和可靠性。

關鍵詞：管道工程；同軸監控；工業電視；清晰度；攝像機；硬盤錄像機

在早期油氣管道建設中工業電視系統大多采用的是480TVL模擬攝像機，隨著安防要求的提高，已有的模擬攝像機已經不能滿足安防的需求，必須對現有的工業電視系統進行改造。但是已有的模擬工業電視系統基本都是采用視頻電纜傳輸視頻信號、控制電纜傳輸控制信號的方式，如果采用光纜進行視頻和控制信號的傳輸則需要開挖站場路面，增加很大的施工量，而且已有站場地下管線眾多，稍有不慎很有可能挖斷已有的管線，存在很大的風險[1-2]。

1油氣管道工業電視監控系統

油氣管道站場中現有工業電視監控系統主要由模擬攝像機、監控終端、DVR/NVS、視頻電纜+控制電纜組成，前端模擬攝像機通過埋地敷設的視頻電纜和控制電纜將視頻信號和控制信號傳輸至后端監控設備.已有模擬工業電視系統攝像效果模糊，看不清車牌號，無法識別數字，同時后端圖像處理軟件無高清分析能力，無法對采集的圖像進行高清分析處理，而且模擬視頻監控系統傳輸距離受限（不能超過500m），后端配備的圖像處理設備復雜，這對油氣管道站場的安防造成了隱患，特別是在一些高風險地區，需要對入侵的行為、動作很好地識別。為了提高安防的可靠性，需要設置高清攝像機，提高后端圖像處理軟件的分析、識別能力，以使監控平臺能高清顯示現場采集的圖像信息。

2同軸組網監控系統

光纖組網方案傳輸距離不受限制，抗干擾性強、擴容性好，但是若采用本方案需要開挖現有路面，重新敷設光纜，會增加很大的工程量和投資；采用無線組網方案，不需要開挖已有路面，組網方便，但是抗干擾性差，容易受電磁影響；采用同軸組網方案不需要開挖已有路面，可利用已有的SYV75-5視頻電纜替換前端攝像機和后端處理設備，施工簡單、方便，由于采用數字信號傳輸，抗干擾性好。通過以上對比，結合視頻監控網絡化、智能化的發展趨勢，綜合考慮設備的通用性、備品備件及后期維修維護，開發了同軸監控系統。該系統只通過一根同軸電纜來傳輸視頻信號和控制信號，攝像機在成像時逐行掃描每一個像素點，在從第1行跳轉到第2行過程中停止掃描，此段時間為消隱場，當跳轉到第2行時再進行掃描。同軸組網技術就是在成像過程中將控制信號無縫插入到視頻信號中，通過消隱場這個時間段來進行信號傳輸.在實際應用中，485接口電路、控制單元及合并分離電路集成于同軸監控硬盤錄像機內，A/D轉換模塊、合并分離電路、解碼器集成于攝像機內，由于采用模數轉換，攝像機可實現同軸高清720P清晰度。由于采用數字信號傳輸，傳輸距離遠遠大于已有的模擬攝像機傳輸距離[6]（視頻電纜采用數字信號傳輸可達1500m，而模擬視頻監控中的視頻電纜傳輸距離僅為500m），在實際應用中，原有的工業電視視頻電纜仍然可以利用，只需要拆除控制電纜以及更換后端硬盤錄像機及前端攝像機。咨詢供貨商，海康威視、大華科技、華為等工業電視廠家均有多種同軸監控攝像機及同軸監控硬盤錄像機，設備具有通用性，采購及維護都很方便，可大幅度減少施工工程量并縮短施工工期，節省投資。

3應用實例

同軸組網監控技術在某油氣管道監控系統改造工程中得到了成功應用。監控站場有4臺模擬攝像機，經統計1臺已損壞，3臺攝像模糊，達不到現有安防需求，因此，需要對已有攝像機進行替換。經過調查發現，原4臺模擬攝像機均采用視頻電纜+控制電纜的方式進行信號傳輸，視頻電纜采用的是SYV75-5，后端監控主機為8路DVR。本工程拆除后端DVR和前端4臺模擬攝像機，已有的控制電纜棄之不用，視頻電纜保留。新增的硬盤錄像機和高清攝像機均采用同軸監控技術，前端720P高清攝像機通過自帶的BNC頭接入已有防水箱內的視頻電纜，電源線接入已有防水箱內的接線端子，后端同軸監控硬盤錄像機（BNC頭）接入已有的4路視頻電纜，在原監控終端內加載新的管理軟件。圖5為此工程站場攝像機的布置圖，虛線為已有的視頻電纜，模擬攝像機均替換成一纜雙傳一體化槍式攝像機。

4應用效果

4.1社會效益

本工程實施后，對攝像機的效果進行了檢測，發現4臺攝像機均能正常工作.右側為改造后攝像效果圖，可以看出，同軸監控攝像機攝像效果較好，提高了安防的穩定性。同軸監控系統不需要開挖已有路面，因此很好地保護了站場完好性，特別對一些比較大的站場，能維護原有站場整體風貌。

4.2經濟效益

由于同軸組網方案只需要利用已有的視頻電纜，無線組網方案利用無線網絡進行視頻信號傳輸，兩者均不需要開挖路面，大大減少了施工費用，而光纖組網方案雖然前后端跟同軸組網方案相同，但是其利用光纜進行傳輸（場區距離較遠時），需要開挖已有的路面，帶來大量的施工費用。無線組網方案由于通過自建Wifi、無線網橋、租用3G、CDMA網絡等方式進行信號傳輸，需要一定的租用費，每臺設備按照2M考慮的話，租用費為每年2.4萬元。經綜合對比，同軸組網方案比光纖組網及無線組網方案在經濟上更具優勢。

5結語

隨著安防要求的提高，各行各業已有的模擬監控系統已滿足不了安防需求，高清化、網絡化、智能化已成為監控系統的發展趨勢。對于油氣管道行業，已建站場模擬工業電視系統勢必需要進行改造，同軸組網監控系統既能實現高清監控，又能大大減少施工工程量，把對已有站場的破壞程度降到最低。但是，在對已建站場工業電視進行改造時，同軸組網監控系統需依托于原有的視頻電纜，當場區攝像機距離后端監控終端超過1500m時，信號衰減比較大，圖像質量差，此時需要采取其他措施進行修正，如增加信號增強器或者采用光纖組網方案。該系統無法實現本身的自動報警功能，仍然需要結合周界入侵報警系統實現場區入侵的報警功能。

參考文獻

[1]肖弋．視頻監控現狀分析[J]．電子世界，2012（5）：4-8．

[2]王繼鵬．廠區視頻監控系統的設計與實現[D]．成都：電子科技大學，2015：9-17．

[3]文波．基于DM368的高清視頻監控系統設計與實現[D]．太原：中北大學，2015：11-18．

[4]劉揚．平安城市視頻監控系統中異常行為識別技術研究與實現[D]．南京：南京郵電大學，2014：4-8．

[5]謝運．HDCVI同軸百萬像素高清視頻技術的剖析和應用[J]．中國安防，2013（10）：3-8．

[6]雷玉堂．用單同軸電纜傳輸高清與多路視頻的技術[J]．中國公共安全，2013（10）：6-10．

作者:劉曉峰 劉桂志 馬元將 張強 單位:中國石油管道局工程有限公司 中國石油青海油田分公司采油二廠安全監督站