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摘要：随着石化行业监控管理难度增加，传统的监控系统已无法满足市场需求。本文提出了一种移动通信技术、存储技术以及计算机网络技术相结合的4G智能移动监控系统。该系统通过自主开发设计，硬件设计包括：摄像头、多模式数据传输子系统、供电子系统；软件设计包括：用户管理、权限、网络管理、设备管理、认证管理等；最终将系统应用于石化行业外管道管理。
关键词：移动监控系统充放电控制器系统设计
石油天然气是能源同时具有易燃性，保障石油天然气管道运输安全直接影响到国民经济发展及国家安全，管道运输一旦发生事故将会给社会带来巨大损失。巡检是预防管道事故最有效的方法之一，其目的是及时发现危及管道和设备设施安全运行的隐患，并能通过有效的方法将现场的图像、信息及时准确地传回，巡检过程中全程动态调度管理，从而保证线路安全稳定运行[1]。传统监控系统已经不能满足石油管道运输安全的需求，随着计算机网络技术，数字化视频监控技术的飞速发展和普及应用，特别是移动多媒体业务的推出以及4G无线带宽的增长，如何有效、快速的掌握监控领域内的每一处变化，已经越来越成为监控领域的另一个快速增长需求。
1、4G智能移动监控系统设计
1.1设计依据及原则
4G智能移动监控系统按照国家标准、行业标准进行设计（安全防范工程技术规范GB50348-2004、民用闭路监视电视系统工程技术规范GB50198-2011），从经济实用的角度出发，适合野外架设、操作简单，功能适用性强，适应不同环境和气候状况，对野外施工现场、打孔盗油隐患特护点实现监控。产品遵循如下准则：支持多网络架构、灵活可靠的存储、丰富的前端、扩展性好、续航能力强、易使用及安全强度高。
1.2系统架构设计
4G智能移动监控系统是由监控摄像头、网络设备、数据库服务器、供电系统（太阳能发电系统及蓄电池）、移动智能终端等组成。
1.3监控系统硬件设计
1.3.1摄像头选择
本方案选择高清摄像机，摄像机通过更换不同镜头尺寸，可实现监控角度（15.4度-75.6度），最佳拍摄距离（5米-50米），通过具有ICR红外片式自动切换，实现真正日夜监控；为了保证低带宽条件的图像效果，采用先进的H.264视频压缩算法、超低码流视频处理技术。监控视频和图像可以本地和远端存储，本地存储采用高码流，保证视频的高质量；远程上传采用低流码，可在带宽较低的情况下保证图像的流畅上传与远程浏览，并采用“带宽动态变化适应”机制，使带宽利用率最大化。
1.3.2监控多种传输设计
目前4G智能移动监控系统支持多种数据传输方式（见附图1），一是基于计算机有线/无线网络(WIFI)，可最大的节省流量资费。二是基于通信运营商的3/4G网络。相比较，WIFI传输适合于特定区域，如公司自建传输可达区域（如输油站、阀室等），4G传输由于运营商的服务的支持，可以有效地克服建筑等对信号的阻挡，最大程度上保证视频传输，更加适合于城市、村庄、郊区和快速应急应用。
本方案中采用集成度高的无线通讯存储一体机，它既支持接入各主流3G/4G制式网络，具有IEEE802.11b/g/nWiFi接口，支持3G/4G双通道捆绑传输，利用通过不同传输方式，将视频数据通过相关的电信运营商的网络传递到监控中心。用户可方便地通过Internet/Intranet访问中心管理服务器，通过PC、PDA实时查看监控视频图像。在总体上实现了视频数据的编解码、加解密、交互、发送接收和远程控制等功能。
图1
1.3.3强大续航能力设计
监控摄像机工作电压为12VDC，结合外管道沿线供电困难的特点，在系统设计中，充分考虑多种供电方式。除了监控主箱体自带的锂电池外，箱体外提供多种电源充电接口，包括太阳能电池板充电接口、蓄电池充电接口、市电供电接口，实现对内置锂电池的充电，通过充放电控制器，并提供对系统的整体供电，保证续航能力，本设计可以保证系统在3天阴雨天正常工作，设计如图2所示。
其中，充放电控制器在系统稳定供电及保护过程中，发挥重要作用，充放电控制器，均具有数字电路控制的自适应式三阶段充电模式，析气调节、超压和过流保护等功能，能有效地保证供电系统更安全、更稳定、更长久地运行。对负载供电时，也是让蓄电池的电流先流入充放电控制器，经过它的调节后，再把电流送入负载。这样做的目的：一是为了稳定放电电流；二是为了保证蓄电池不被过放电；三是可对负载和蓄电池进行一系列的监测保护。
图2
2、监控系统平台设计
重点部位监控系统管理平台（下称平台）将不同客户的需求以组件模块的方式实现，以网络集中管理和网络传输为核心，完成信息采集、传输、控制、管理和储存的全过程，属于全数字化网络视频监控管理平台，能够架构在各种专网/局域网/城域网/广域网之上，真正实现了监控联网、集中管理，授权用户可在网络的任何计算机上对监控现场实时监控，提供了强大的、灵活的网络集中监控综合解决方案。
平台采用模块化、插件技术，完美地实现硬盘录像、画面分割监看、视频矩阵输出、电子地图、报警联动，实现智能化、数字化、网络化监控。运用先进的H.264数字视频压缩算法，在较低的码率下可采集画质优良的监看、录像和网络传输等数字图像，极大地降低了视频数据的传输、处理、存储等对系统和网络的资源占用。
2.1用户管理设计
提供用户及用户组的添加、删除以及用户信息的修改，支持超级管理员、用户管理员和操作员三种用户，可以为不同的用户分配不同的管理权限。
2.2权限管理设计
采用用户分级管理机制实现用户权限的授予和取消，可针对不同用户分配不同的系统操作和设备管理权限，可按组织架构，不同部门的人员，分配不同的读写权限;按三级组织架构：管道处-管理处-输油站，实现对不同摄像终端的监控管理。
2.3设备管理设计
提供设备的添加、删除以及设备信息的修改可根据设备的名称、类型等参数进行设备搜索支持设备权限的设置和修改支持设备软件的远程升级功能。
2.4网络管理设计
提供系统配置管理和系统性能管理，提供告警管理、安全管理和日志管理，提供状态监测、系统备份及数据恢复功能，为保证3/4G流量的可用，开发自动退出功能，默认时，在屏幕中有画面在显示时，若5分钟、10分钟、20分钟未有操作，则自动退出；若需设置永久不退出，则需以管理员权限进行设置。
2.5认证管理设计
实现用户登录信息的认证，登录用户的授权，本次系统具备强大的用户认证和权限管理功能，支持采用用户名、密码认证方式。
2.6数据库设计
在4G智能监控系统中，需要存放大量信息比如员工信息、设备信息、权限信息、认证信息等。因而在4G智能监控系统中数据库承担着存储数据重要角色。在智能手机端数据库可以为Sqlite、在网络服务器端使用SQLServer2008数据库。数据库设计是否合理直接影响到监控系统正常运行。由于用户表、权限表、设备表等数据库的设计比较常见，故在此略去，如下是系统文件信息表。
在4G智能移动监控系统中涉及到数据表数量多，本文只列出如上几个数据表进行分析。
3、4G智能移动监控系统在石化行业外管道管理的应用
3.1实现对外管道事故事件的可定位监控管理。基于公司智能化管线系统，通过开发接口，将4G智能移动监控系统功能结合到智能化管线系统二三维GIS地图中，通过访问地图服务，通过其提供的WEBServer数据接口，进行二次开发，通过PC电脑及智能手持终端，可及时、准确地定位外管道管理监控系统整体部署位置，调用任意监控点实时视频图像，对第三方重大施工点、重要工程施工及改线现场情况实时掌控；通过内置存储卡，实现施工现场的全程录像，对管道事件发生可追溯回放。图3为系统在石化外管道管理应用的情况。
图3
3.2对存在打孔盗油迹象区域进行设点侦测监控。可通过外管道管理监控系统的移动自动侦测功能及红外线检测功能，满足全天候对检测区域拍摄及对移动物体产生实时告警，在监控手机上产生告警短信及接收2秒现场录像，实现对现场异常的及时反馈。
4、结论
本文从系统设计到系统应用进行了详细说明，结果表明4G移动智能网络监控系统功能强大、稳定性好、数据安全、系统可扩展性好、操作简单等特点，实现了利用4G移动网络回传高清监控视频数据的需求，达到远程监督、远程指挥、及时响应的安保管理机制，通过信息化手段实现管道本质安全管理。
参考文献
[1]曹闯明,许德昌.长输管道巡检管理中的多源移动互联技术[J].油气储运,2014(11):1240-1243.
论文作者:周生祥
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/19
标签：监控系统论文; 管道论文; 系统论文; 智能论文; 用户论文; 网络论文; 设备论文; 《防护工程》2017年第11期论文;