數(shù)字化油田方案

數(shù)字化油田解決

方案二。一五年

第一部分?jǐn)?shù)字化油田解決方案——抽油機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)第一章系統(tǒng)概述第一章系統(tǒng)概述需求分析油田生產(chǎn)的主要目標(biāo)是提高原油產(chǎn)量。提高抽油機(jī)的工作效率，保障抽油機(jī)安全運(yùn)行是提高產(chǎn)量的主要措施。多數(shù)油田生產(chǎn)企業(yè)采用人工巡檢的方式來(lái)對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行維護(hù)。這種方式雖然有一定效果，但是，由于人員有限和技術(shù)手段的落后，使得企業(yè)無(wú)法及時(shí)掌握每一臺(tái)抽油機(jī)的運(yùn)行狀況，從而不能及時(shí)對(duì)抽油機(jī)出現(xiàn)的故障進(jìn)行排除。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，以及油田自動(dòng)化發(fā)展的需要，遼河油田公司采用抽油機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)，通過(guò)抽油機(jī)現(xiàn)場(chǎng)采集終端實(shí)時(shí)傳送的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及示功圖的顯示。但該監(jiān)控系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控，及示功圖的顯示，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)運(yùn)行狀況的綜合分析，為了更好的對(duì)抽油機(jī)的整體運(yùn)行做出判斷，并對(duì)所監(jiān)測(cè)到的抽油機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行綜合分析，本方案設(shè)計(jì)了一套故障診斷專家系統(tǒng)進(jìn)行分析。專家系統(tǒng)背景知識(shí)按專家系統(tǒng)的特性及處理問(wèn)題的類型進(jìn)行分類，專家系統(tǒng)分為10類：解釋型、診斷型、預(yù)測(cè)型、設(shè)計(jì)型、規(guī)劃型、控制型、監(jiān)測(cè)型、維修型、教育型和調(diào)試型。本系統(tǒng)采用的是故障診斷專家系統(tǒng)。這類專家系統(tǒng)是根據(jù)輸入的信息推出相應(yīng)的對(duì)象存在的故障、找出產(chǎn)生故障的原因并給出排除故障的方案。由于現(xiàn)象與故障之間不一定存在嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此在建造這類系統(tǒng)時(shí)，需要掌握有關(guān)對(duì)象較全面的知識(shí)，并能處理多種故障同時(shí)并存及間歇性故障等情況。專家系統(tǒng)特點(diǎn)專家系統(tǒng)應(yīng)具備如下特征：（1）啟發(fā)性，不僅能使用邏輯知識(shí)，也能能使用啟發(fā)性知識(shí)，它運(yùn)用規(guī)范的專門(mén)知識(shí)和直覺(jué)的評(píng)判知識(shí)進(jìn)行判斷、推理和聯(lián)想，實(shí)現(xiàn)問(wèn)題求解。（2）透明性，它使用戶在對(duì)專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不了解的情況下，可以進(jìn)行相互交往，并了解知識(shí)的內(nèi)容和推理思路，系統(tǒng)還能回答用戶的一些有關(guān)系統(tǒng)自身行

為的問(wèn)題。(3)靈活性，專家系統(tǒng)的知識(shí)與推理機(jī)構(gòu)的分離，使系統(tǒng)不斷接納新的知識(shí)，從而確保系統(tǒng)內(nèi)知識(shí)不斷增長(zhǎng)以滿足商業(yè)和研究的需要。第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目標(biāo)針對(duì)遼河油田公司抽油機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控，及示功圖的顯示，而不能實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)運(yùn)行狀況的綜合分析的不足，設(shè)計(jì)一套抽油機(jī)故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)故障的診斷，并能快速有效的給出應(yīng)急方案，為排除抽油機(jī)故障提供了很好的幫助。專家系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和功能說(shuō)明按照專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，本方案將抽油機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)分為下六個(gè)部分:人機(jī)接口，全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，知識(shí)庫(kù)，故障診斷模塊、知識(shí)庫(kù)管理模塊?？傮w結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)抽油機(jī)運(yùn)

行參數(shù)數(shù)

據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)征兆獲取人機(jī)接口-N-V1用戶診斷推理診斷解釋矩陣庫(kù)管理 .模塊人機(jī)接口-N-V1用戶診斷推理診斷解釋矩陣庫(kù)管理 .模塊征兆實(shí)

事庫(kù)規(guī)則庫(kù)故障庫(kù)圖2-1專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖人機(jī)接口是工作人員操作抽油機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的人機(jī)交互界面，完成各種對(duì)專家系統(tǒng)的操作。全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)是用來(lái)記錄系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，存放各個(gè)功能模塊的中間運(yùn)行結(jié)果、數(shù)據(jù)或狀態(tài)，同時(shí)使各種不同類型的知識(shí)能夠協(xié)同工作，并為解釋模塊的解釋工作提供依據(jù)。全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)由任務(wù)安排表、規(guī)劃表和結(jié)果表組成。任務(wù)安排表主要記錄等待執(zhí)行的任務(wù)；規(guī)劃表由一些記錄當(dāng)前狀態(tài)和當(dāng)前要處理數(shù)據(jù)的全程變量組成:結(jié)果表示一些記錄中間結(jié)果和最終結(jié)果的全程量。抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)用來(lái)存放實(shí)時(shí)采集來(lái)的抽油機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，是故障診斷的主要數(shù)據(jù)來(lái)源，主要是抽油機(jī)的三相電壓電流、載荷、位移、振動(dòng)等數(shù)據(jù)。知識(shí)庫(kù)包括征兆事實(shí)庫(kù)，規(guī)則庫(kù)和故障庫(kù)。征兆事實(shí)庫(kù)用于存放系統(tǒng)推理過(guò)程中需要的和推理過(guò)程中產(chǎn)生的征兆事實(shí)，征兆事實(shí)是故障診斷的基本依據(jù)。其獲取過(guò)程一般是通過(guò)對(duì)抽油機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到特征數(shù)據(jù)，比如，振動(dòng)加速度的最大最小值，電壓電流的平均值，示功圖面積值等。再對(duì)得到的特征數(shù)據(jù)按照一定原則進(jìn)行抽象，得到征兆事實(shí)。規(guī)則庫(kù)用于存儲(chǔ)領(lǐng)域?qū)＜液推渌R(shí)源對(duì)抽油機(jī)的各種故障的推理規(guī)則，是知識(shí)庫(kù)最重要的組成部分。故障庫(kù)主要存儲(chǔ)經(jīng)診斷推理后的故障名稱，以及相對(duì)應(yīng)的操作建議和解決方案。故障診斷模塊主要完成對(duì)抽油機(jī)的故障診斷工作，由征兆獲取、診斷推理和診斷解釋三個(gè)部分構(gòu)成。征兆獲取分為兩種方式：自動(dòng)獲取和手動(dòng)獲取。自動(dòng)獲取是系統(tǒng)根據(jù)程序自動(dòng)對(duì)抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析和抽象得到征兆事實(shí)；手動(dòng)獲取主要由領(lǐng)域?qū)＜也捎萌藱C(jī)對(duì)話的方式手動(dòng)選擇進(jìn)行補(bǔ)充，完成對(duì)示功圖和抽油機(jī)運(yùn)行環(huán)境的特征到征兆事實(shí)的抽象。診斷推理模塊的工作是利用己獲取的征兆實(shí)事按照推理規(guī)則進(jìn)行推理得出抽油機(jī)的故障。診斷推理模塊由自動(dòng)診斷和手動(dòng)診斷組成。自動(dòng)診斷是利用當(dāng)前獲得的征兆事實(shí)自動(dòng)完成診斷任務(wù);手動(dòng)診斷則是通過(guò)手動(dòng)補(bǔ)充征兆或回答一些問(wèn)題，結(jié)合當(dāng)前征兆和自動(dòng)診斷實(shí)事得出診斷結(jié)果。診斷解釋單元負(fù)責(zé)在整個(gè)診斷推理過(guò)程中，對(duì)問(wèn)題求解的依據(jù)和知識(shí)的應(yīng)用向用戶解釋，以提高診斷系統(tǒng)的可理解性和透明性。知識(shí)庫(kù)管理模塊主要完成對(duì)各類知識(shí)的查詢、修改、添加、刪除和知識(shí)定位、知識(shí)存儲(chǔ)等日常管理功能。GPS車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)方案第一章系統(tǒng)概述需求分析中國(guó)石油遼河油田公司下設(shè)采油、科研、集輸、銷售等20個(gè)廠、院和公司，地跨遼寧、內(nèi)蒙兩省區(qū)13個(gè)市（地）、34個(gè)縣（旗）。由于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域廣、區(qū)域內(nèi)交通道路復(fù)雜、車輛零星分散難以集中管理，使得公司的車輛幾乎處于無(wú)管理狀態(tài)。GPS車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)是針對(duì)中國(guó)石油遼河油田公司的實(shí)際需求和石油行業(yè)的技術(shù)特點(diǎn)所設(shè)計(jì)。GPS車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)充分利用各類無(wú)線通訊平臺(tái)作為通訊手段，采用C/S和B/S的綜合應(yīng)用體系架構(gòu)，應(yīng)用了TCP/IP、HTTP、WEB、ASP、網(wǎng)絡(luò)路由等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）技術(shù)和GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)，能夠很好的滿足中國(guó)石油遼河油田公司對(duì)車輛管理的實(shí)際需要。本系統(tǒng)將GPS和GPRS/CDMA等無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合，使得流動(dòng)在不同地方的運(yùn)輸車輛變得透明而且可以控制。利用GPS和GIS技術(shù)對(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)的全程信息化管理和信息處理，實(shí)時(shí)掌握車輛和駕乘人員動(dòng)態(tài)，滿足掌握車輛基本信息。本系統(tǒng)建立1個(gè)總控中心以及多個(gè)分控管理點(diǎn)?？偪刂行脑O(shè)立在公司總部，多個(gè)分控管理點(diǎn)分別根據(jù)不同需要安裝在不同管理單位。分控中心完成車載終端的數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)派發(fā)、業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)處理及歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等工作，監(jiān)控點(diǎn)可以根據(jù)實(shí)際需求經(jīng)過(guò)授權(quán)可以監(jiān)控所屬車輛。被管理車載終端具有GPRS/CDMA通信處理功能。車輛的狀態(tài)、設(shè)備情況和報(bào)警的信息均通過(guò)GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)給總控中心，完成系統(tǒng)對(duì)車輛的監(jiān)控管理工作，實(shí)現(xiàn)中心總控。設(shè)計(jì)原則（1）先進(jìn)性原則本系統(tǒng)是一個(gè)綜合性通訊管理系統(tǒng)工程，集GPS技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息技術(shù)等各種先進(jìn)技術(shù)成一體。系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化系統(tǒng)集成技術(shù)，使系統(tǒng)具有開(kāi)放性、兼容性和擴(kuò)充性。系統(tǒng)的建設(shè)必須采用成熟的高科技技術(shù)，既反應(yīng)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的先進(jìn)水平又具有發(fā)展?jié)摿?。尤其是建設(shè)必須采用目前最先進(jìn)的系統(tǒng)平臺(tái)及設(shè)備，首先能夠滿足業(yè)務(wù)需要；并能夠支持和滿足各種相關(guān)業(yè)務(wù)的其它應(yīng)用需求。（2）可靠性原則由于車輛GPS系統(tǒng)使用環(huán)境的特殊性，必須保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。本系統(tǒng)的可靠性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是中心系統(tǒng)的可靠性，包括硬件系統(tǒng)的可靠性，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中心服務(wù)系統(tǒng)等軟件平臺(tái)的可靠性；二是移動(dòng)信息終端的可靠性，主要是車載單元通信系統(tǒng)要能夠穩(wěn)定可靠的工作。（3）可擴(kuò)展性原則系統(tǒng)必須具有良好的擴(kuò)展性，當(dāng)用戶數(shù)量增加時(shí)，能夠增加用戶服務(wù)終端的數(shù)量和應(yīng)用種類，能夠成倍增加接入調(diào)度服務(wù)分支機(jī)構(gòu)；監(jiān)控范圍擴(kuò)大時(shí)，能夠擴(kuò)充支持不同的無(wú)線通信協(xié)議；移動(dòng)信息終端種類增加時(shí)，能夠方便地接入中心系統(tǒng)，保護(hù)用戶投資。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)的通信接口，用戶接口，服務(wù)功能及中心系統(tǒng)的操作管理上都應(yīng)采用模塊化的設(shè)計(jì)，保證了系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。（4）多樣性原則GPS系統(tǒng)服務(wù)中心與無(wú)線通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)通信應(yīng)支持多種通信方式。采用平臺(tái)化設(shè)計(jì)，可以同時(shí)接入多種不同的通信系統(tǒng)。（5）實(shí)用性原則整個(gè)系統(tǒng)的操作方便、簡(jiǎn)潔、高效，多操作平臺(tái)整體設(shè)計(jì)、統(tǒng)一操作，既充分體現(xiàn)快速反應(yīng)的特點(diǎn)，又便于工作人員進(jìn)行業(yè)務(wù)處理和綜合管理，便于領(lǐng)導(dǎo)層、管理層及時(shí)了解各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)信息和決策信息。（6）安全性原則對(duì)于系統(tǒng)的管理實(shí)行嚴(yán)格的權(quán)限管理，只有持有一定權(quán)限的密鑰才能訪問(wèn)、監(jiān)控、實(shí)施相應(yīng)的管理、控制操作，確保系統(tǒng)安全可靠。物理網(wǎng)絡(luò)安全措施包括防火墻、VPN、物理網(wǎng)絡(luò)隔離。第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)GPRS/CDMA是目前解決無(wú)線通信信息服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)，它是以數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)、覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。為行業(yè)和企業(yè)用戶開(kāi)展無(wú)線辦公提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，為推動(dòng)移動(dòng)辦公的應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)具有租用費(fèi)用低、移動(dòng)辦公，不受地域制約等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信為企業(yè)和行業(yè)用戶開(kāi)展了無(wú)線辦公提供了一種新的選擇。本系統(tǒng)采用GPRS/CDMA通訊業(yè)務(wù)、GPS衛(wèi)星定位技術(shù)、GIS地理信息技術(shù)、語(yǔ)音采集技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，建立一個(gè)以遼河油田公司總部為總控中心、以公司下屬二級(jí)單位為分控中心、可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接入總控中心的用戶終端的車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)；系統(tǒng)由控制中心系統(tǒng)、無(wú)線通信平臺(tái)（GPRS/CDMA）、車載終端三部分組成一個(gè)全天候、全范圍的駕駛員管理和車輛跟蹤的綜合平臺(tái)；系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)容量5000輛，可擴(kuò)展至10000輛，入網(wǎng)車輛不僅可以是本公司車輛，也可以是其他外聘單位的車輛。系統(tǒng)采用分組管理，分控中心只能監(jiān)控管轄范圍內(nèi)的車輛，不能越權(quán)監(jiān)控其他單位車輛；系統(tǒng)可對(duì)車輛實(shí)施動(dòng)態(tài)跟蹤、監(jiān)控、行車記錄、管理等功能，對(duì)于監(jiān)控車輛，可以在電子地圖上顯示出來(lái)，并保存車輛運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)；保證系統(tǒng)安全的前提下采用國(guó)際通用的系統(tǒng)規(guī)范和傳輸協(xié)議，能比較容易的實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)共享以及系統(tǒng)擴(kuò)容。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總控中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D系統(tǒng)采用分級(jí)管理模式，軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)架采取C/S與B/S相結(jié)合結(jié)構(gòu)，在邏輯上，系統(tǒng)由三部分組成，即GPS定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)（GIS）和通訊鏈路（GPRS/CDMA）組成；從物理組成上講，系統(tǒng)也由四部分組成，即總控中心、分控中心、通訊網(wǎng)絡(luò)和車載終端。a）總控中心總控中心是系統(tǒng)的核心，由通信服務(wù)器、WEB服務(wù)器、管理監(jiān)控終端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及顯示設(shè)備等組成。對(duì)入網(wǎng)車輛運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能及時(shí)將車輛發(fā)出的遇險(xiǎn)或故障求助信息通知相關(guān)單位和人員；能為分控中心提供天氣、道路等各類資訊，提供車輛的各類數(shù)據(jù)和車輛的動(dòng)態(tài)信息；能通知、督促、協(xié)調(diào)各分控中心進(jìn)行應(yīng)急調(diào)度等，能提供Web信息查詢。b）分控中心分控中心是指與總控中心相聯(lián)的管理部門(mén)，提供對(duì)轄區(qū)或內(nèi)部車輛的監(jiān)控和信息交互、調(diào)度指揮管理等功能。c）無(wú)線通信傳輸網(wǎng)絡(luò)公眾通信網(wǎng)：用中國(guó)移動(dòng)GPRS或中國(guó)聯(lián)通CDMA的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，組建VPN專網(wǎng)，搭建系統(tǒng)總控中心和車載終端的交互通道，并提供輔助傳輸手段（如短信）。d）車載終端車載終端作為系統(tǒng)應(yīng)用的平臺(tái)，具備GPS衛(wèi)星定位、導(dǎo)航、油耗控制等功能，通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)向總控中心發(fā)送車輛位置和狀態(tài)信息，接收和執(zhí)行中心控制指令和資訊信息。3.1.3車載終端車載終端安裝在每輛車上，由車輛的蓄電池供電。（1）車載設(shè)備組成車載設(shè)備由GPS接收機(jī)/GPS天線、GPRS通訊模塊/GPRS天線、車載控制顯示單元（控制單元、LCD顯示器、鍵盤(pán)）、各類傳感器、通話設(shè)備和輸入/輸出接口組成。車載設(shè)備組成框圖示意如下:（2）車載設(shè)備功能車載設(shè)備通過(guò)GPS接收機(jī)對(duì)接收到的GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行處理，得到車輛當(dāng)前的位置、速度等信息，并交給車載控制單元處理；通過(guò)GSM通訊設(shè)備可和中心之間進(jìn)行雙向無(wú)線數(shù)據(jù)通訊并有話音移動(dòng)電話功能；車載設(shè)備通過(guò)輸入/輸出接口可以連接很多外接設(shè)備，擴(kuò)展許多功能，增強(qiáng)系統(tǒng)的功能；通話設(shè)備（可配免提）提供駕駛員通話用；車載控制顯示單元是整個(gè)車載設(shè)備的智能控制中心，可以接收中心向車載發(fā)送調(diào)度文字信息，并在液晶顯示器顯示出來(lái)，駕駛員可以通過(guò)鍵盤(pán)將車載預(yù)定義的短信息發(fā)送回中心，它控制并接口車載設(shè)備中的GPS接收機(jī)、GSM通訊機(jī)、輸入/輸出模塊、LCD液晶顯示器、通話設(shè)備及其它模塊，使之協(xié)調(diào)統(tǒng)一，協(xié)同完成系統(tǒng)預(yù)定功能。車載終端功能：a.具有GPS定位。民雙向數(shù)據(jù)通訊。c.接收并顯示中英文信息。d.數(shù)據(jù)輸入。e.菜單操作。f.聲音提示（超速、收到新信息）j.發(fā)送車載預(yù)定義短信息。h.車載電話全國(guó)漫游通話。i.車載故障自檢、故障報(bào)警提示、故障弱化功能。g.具有數(shù)字鍵、確認(rèn)鍵、向前鍵、向后鍵、顯示切換鍵、返回鍵、摘機(jī)鍵、掛機(jī)鍵等鍵盤(pán)。k.可外接傳感器、控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)從邏輯上分為通信層、服務(wù)層和應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)，模型結(jié)構(gòu)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)應(yīng)用層、用戶服務(wù)層三層結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)庫(kù)、信息發(fā)布和內(nèi)容管理、開(kāi)放式集成等技術(shù)，系統(tǒng)采用組件式結(jié)構(gòu)，靈活方便，并有良好的通用性和可擴(kuò)充性。SQLServer」數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)其它GPS移動(dòng)通信代理服務(wù)」備份數(shù)據(jù)庫(kù)p協(xié)說(shuō)解釋器g濟(jì)說(shuō)解趨器加短信」GPRS/CDMA」數(shù)據(jù)借音,移動(dòng)終端設(shè)備HSQLServer」數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)其它GPS移動(dòng)通信代理服務(wù)」備份數(shù)據(jù)庫(kù)p協(xié)說(shuō)解釋器g濟(jì)說(shuō)解趨器加短信」GPRS/CDMA」數(shù)據(jù)借音,移動(dòng)終端設(shè)備HI~~車輛行一?||命令-II調(diào)度—息，||管理」 發(fā)布系統(tǒng)? 管理系統(tǒng)P 數(shù)字地圖vIIIII索統(tǒng)數(shù)據(jù)總線車輛監(jiān)控調(diào)度￥InternetHTTP數(shù)據(jù)庫(kù)InternetGPS數(shù)據(jù)處埋服務(wù)+J數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)系統(tǒng)互件」系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖（1）通信層通信層提供車載設(shè)備與GPS中心之間的數(shù)據(jù)通信服務(wù)，車載終端與中心之間通信采用中國(guó)移動(dòng)GPRS服務(wù)，并遵循系統(tǒng)與移動(dòng)終端無(wú)線通信接口標(biāo)準(zhǔn)。（2）服務(wù)層服務(wù)層提供中心系統(tǒng)移動(dòng)通信代理服務(wù)、數(shù)據(jù)處理服務(wù)、信息發(fā)布服務(wù)、GIS信息管理服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。1）移動(dòng)通信代理服務(wù)移動(dòng)通信代理服務(wù)內(nèi)含移動(dòng)通信接口服務(wù)，是中心與移動(dòng)終端設(shè)備之間的通信接口，負(fù)責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)匯集。其中每種移動(dòng)終端設(shè)備對(duì)應(yīng)一種協(xié)議解釋器，通信接口服務(wù)可以支持多種不同類型、不同廠家的終端協(xié)議解釋。2）數(shù)據(jù)處理服務(wù)數(shù)據(jù)處理服務(wù)負(fù)責(zé)與上層應(yīng)用的通信接口，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分發(fā)與處理，操作命令的認(rèn)證、下發(fā)、確認(rèn)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析，數(shù)據(jù)處理服務(wù)是本系統(tǒng)的核心部件。3）數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)服務(wù)提供管理中心所有車輛信息、用戶信息、終端設(shè)備信息、出租調(diào)度營(yíng)運(yùn)信息等。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLServer。（3）應(yīng)用層系統(tǒng)功能如下圖所示。單位分組系統(tǒng)車輛實(shí)時(shí)信息車輛基本杳詢車輛實(shí)時(shí)信息車輛基本杳詢車輛杳詢車輛區(qū)域杳詢車輛杳詢車輛區(qū)域杳詢車輛詳細(xì)信息車輛高級(jí)杳詢車輛詳細(xì)信息車輛高級(jí)杳詢車輛行駛管理歷史軌跡杳詢?cè)浇绻芾硭俣认拗拼筘涇囁俣刃∝涇囁俣葢?yīng)用層功能模塊下達(dá)命令數(shù)字地圖車輛報(bào)警信息其他車型速度車輛呼叫招諫上限設(shè)置危險(xiǎn)點(diǎn)管理發(fā)送短信接收短信杳詢短信快速回復(fù)管理系統(tǒng)功能框圖地圖放大或縮小測(cè)量車輛行駛管理歷史軌跡杳詢?cè)浇绻芾硭俣认拗拼筘涇囁俣刃∝涇囁俣葢?yīng)用層功能模塊下達(dá)命令數(shù)字地圖車輛報(bào)警信息其他車型速度車輛呼叫招諫上限設(shè)置危險(xiǎn)點(diǎn)管理發(fā)送短信接收短信杳詢短信快速回復(fù)管理系統(tǒng)功能框圖地圖放大或縮小測(cè)量地圖圖層設(shè)置面積油田網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案第一章系統(tǒng)概述需求分析遼河油田油區(qū)面積較大，油井分布較散，油區(qū)治安環(huán)境非常復(fù)雜。特別是近幾年來(lái)，不法分子盜油、破壞油田生產(chǎn)設(shè)施事件時(shí)有發(fā)生，給國(guó)家和企業(yè)帶來(lái)了巨大的損失。因此，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)防各種盜油事件的發(fā)生，引入先進(jìn)成熟的視頻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)，在油區(qū)建設(shè)一套技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)的油區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，有著十分重要的意義和作用。設(shè)計(jì)原則針對(duì)油田監(jiān)控系統(tǒng)需求的特點(diǎn)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，本著架構(gòu)合理、安全可靠、產(chǎn)品主流、技術(shù)先進(jìn)、低成本、低維護(hù)量的設(shè)計(jì)思路，依此為用戶提供先進(jìn)、安全、可靠、高效的解決方案。（1）技術(shù)的先進(jìn)性：整個(gè)系統(tǒng)選型、軟硬件設(shè)備的配置均要符合高新技術(shù)的潮流，關(guān)鍵的如視頻數(shù)字化、遠(yuǎn)距離監(jiān)控均采用國(guó)內(nèi)外工程建設(shè)中被廣泛采用的技術(shù)與產(chǎn)品。在滿足功能的前提下，系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有先進(jìn)性，并且在今后一段時(shí)間內(nèi)保持一定的先進(jìn)性。（2）架構(gòu)合理：采用先進(jìn)成熟的技術(shù)來(lái)架構(gòu)各個(gè)子系統(tǒng)組成穩(wěn)定可靠大系統(tǒng)，使其能安全平穩(wěn)地運(yùn)行，有效地消除各子系統(tǒng)可能產(chǎn)生的瓶頸，選用合適的設(shè)備來(lái)保證各子系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性。（3）產(chǎn)品主流：在設(shè)備選型時(shí)，主要依據(jù)目前主流市場(chǎng)的實(shí)際情況結(jié)合目前市場(chǎng)上占有率高的各類產(chǎn)品中選擇具有最優(yōu)性能價(jià)格比和擴(kuò)充能力的產(chǎn)品。（4）低成本、低維護(hù)量：所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)和采用的產(chǎn)品應(yīng)該是簡(jiǎn)單、實(shí)用、易操作、易維護(hù)。系統(tǒng)的易操作和易維護(hù)是保證非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員使用好本系統(tǒng)的條件。（5）集中管理：前端現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，各分系統(tǒng)集中于中控室統(tǒng)一控制，實(shí)施對(duì)所有遠(yuǎn)端設(shè)備的控制、設(shè)置，以保證系統(tǒng)的高效、有序、可靠的發(fā)揮其管理職能。（6）開(kāi)放性與標(biāo)準(zhǔn)化原則：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用開(kāi)放式的設(shè)計(jì)思想，保證系統(tǒng)與其它應(yīng)用系統(tǒng)之間具有完善的接口。并且采用已經(jīng)被廣泛使用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以充分和其它應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)逢集成和連接。第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)目標(biāo)油田監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)是：通過(guò)先進(jìn)的產(chǎn)品和成熟的技術(shù)，滿足系統(tǒng)建設(shè)的總體要求，為油田提供一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、高性能、高可靠性的視頻圖像監(jiān)控綜合管理服務(wù)和安全防范技術(shù)支撐平臺(tái)，全面、及時(shí)、系統(tǒng)的掌握生產(chǎn)一線的重要數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)圖像，為生產(chǎn)決策提供最有力的一手資料。具體包括：（1）通過(guò)建立廠區(qū)周界圍墻區(qū)域、門(mén)崗位置區(qū)域、停車場(chǎng)區(qū)域以及其他重要區(qū)域的視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)了解油田重要區(qū)域的治安情況，加強(qiáng)重點(diǎn)部位的安全監(jiān)管力度，為保衛(wèi)工作提供有力保障和科學(xué)依據(jù)，系統(tǒng)要求24小時(shí)全天候不間斷運(yùn)行；（2）通過(guò)建立油田區(qū)域視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)，全天候的實(shí)時(shí)傳送車間的重要生產(chǎn)畫(huà)面，及時(shí)的應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，實(shí)施了解各生產(chǎn)裝置車間安全生產(chǎn)情況，為油田安全生產(chǎn)提供有力保障；提高生產(chǎn)安全性,為輔助生產(chǎn)提供資料；（3）通過(guò)建設(shè)一套可靠的專用視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化異地視頻監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)多中心多級(jí)控制管理，實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)部門(mén)和總部資源共享，緊急情況下實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域視頻監(jiān)控等；（4）通過(guò)建設(shè)監(jiān)控控制室，值班人員隨時(shí)都可以觀看監(jiān)控畫(huà)面，并通過(guò)對(duì)攝像機(jī)上下左右的控制，達(dá)到監(jiān)控范圍的要求，把前端的監(jiān)控畫(huà)面實(shí)時(shí)地展現(xiàn)給車間工作人員、調(diào)度室調(diào)度人員、保衛(wèi)科監(jiān)控人員，并能實(shí)現(xiàn)特定用戶在油網(wǎng)能到達(dá)的辦公室內(nèi)對(duì)監(jiān)控視頻的查看；通過(guò)先進(jìn)的視頻存儲(chǔ)技術(shù)，管理人員可通過(guò)錄像查看15天的監(jiān)控畫(huà)面。設(shè)計(jì)內(nèi)容本方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：油田視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)包括廠區(qū)周界圍墻區(qū)域、門(mén)崗位置區(qū)域、停車場(chǎng)區(qū)域、罐區(qū)、裝卸臺(tái)、各生產(chǎn)裝置車間等重點(diǎn)要害部位安裝監(jiān)控?cái)z像機(jī)，組成數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全天候，全方位的監(jiān)控，形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)的動(dòng)態(tài)視頻指揮網(wǎng)絡(luò)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)按照整體結(jié)構(gòu)我們可以劃分成三個(gè)部分：圖2-1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)（1）視頻監(jiān)控前端設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)前端遍布于整個(gè)廠區(qū)，包括圍墻附近、門(mén)崗區(qū)域、裝卸臺(tái)區(qū)域和灌區(qū)等車間重要區(qū)域。前端設(shè)計(jì)采用高清晰的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，大范圍的監(jiān)控區(qū)域選擇配備輔助轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備和變焦設(shè)備，可讓攝像機(jī)上下左右旋轉(zhuǎn)和拉近拉遠(yuǎn)，讓監(jiān)控?zé)o死角；在漆黑的夜晚，通過(guò)增加輔助不可視光源的方式達(dá)到夜視效果。在防爆級(jí)別較高的灌區(qū)和油氣含量較高的裝置區(qū)，給攝像機(jī)增加了防爆護(hù)罩，增加了防爆系列的防爆云臺(tái)和防爆輔助光源。（2）網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)一套監(jiān)控專用網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一個(gè)星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，車間的監(jiān)控圖像的傳輸互不干擾，任何一個(gè)車間的傳輸部分出現(xiàn)問(wèn)題或中斷的情況不影響其它車間和廠區(qū)的監(jiān)控圖像的傳輸。此網(wǎng)絡(luò)分為了2部分進(jìn)行傳輸：車間監(jiān)控點(diǎn)的圖像傳輸和廠區(qū)周圍監(jiān)控點(diǎn)的圖像傳輸，傳輸介質(zhì)采用了光纖進(jìn)行傳輸。（3）監(jiān)控中心（中控室）設(shè)計(jì)在油田設(shè)置專門(mén)的監(jiān)控中心，本方案設(shè)計(jì)2個(gè)監(jiān)控中心和若干分控中心：調(diào)度室監(jiān)控中心、保衛(wèi)科監(jiān)控中心和各車間分控中心。2個(gè)監(jiān)控中心都能單獨(dú)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)所有畫(huà)面信號(hào)的接受和觀看，車間的分控中心通過(guò)權(quán)限劃分只能觀看自己車間的監(jiān)控圖像，配備硬盤(pán)錄像機(jī)相關(guān)視頻控制設(shè)備和顯示設(shè)備，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)集中管理和存儲(chǔ)，能實(shí)時(shí)查看監(jiān)控圖像和近15天的監(jiān)控錄像，為廠區(qū)的安全管理提供依據(jù)。系統(tǒng)原理圖

第三章系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)視頻監(jiān)控前端設(shè)計(jì)監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備負(fù)責(zé)信號(hào)的采集，主要包括攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩、云臺(tái)、解碼器、水泥線桿、光端機(jī)等設(shè)備。這些設(shè)備將現(xiàn)場(chǎng)的圖像、數(shù)據(jù)等信號(hào)進(jìn)行拾取并轉(zhuǎn)換為中心控制設(shè)備能夠處理的信號(hào)格式外，還具有其它的增強(qiáng)功能，如擴(kuò)大監(jiān)視范圍的云臺(tái)、變焦鏡頭；保證主要前端設(shè)備能夠正常工作的防護(hù)設(shè)備，如防爆護(hù)罩、防爆紅外燈和防爆云臺(tái)等。視頻圖像監(jiān)控前端由若干前端監(jiān)控點(diǎn)組成，將監(jiān)控點(diǎn)分為兩個(gè)監(jiān)控區(qū)域，分別為廠區(qū)范圍監(jiān)控區(qū)域以及生產(chǎn)裝置車間監(jiān)控區(qū)域。廠區(qū)周邊的監(jiān)控范圍比較大，夜間監(jiān)控距離分別可達(dá)50米、300米，并且所有設(shè)備都要求在夜晚無(wú)光的條件下看清監(jiān)控范圍內(nèi)的物體，因此采用激光夜視監(jiān)控設(shè)備和紅外夜視監(jiān)控輔助，各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要分別配備高精密度變速云臺(tái)和變焦鏡頭。本方案中50米的監(jiān)控點(diǎn)采用紅外夜視設(shè)備和低照度高清攝像機(jī)，300米設(shè)備采用激光夜視設(shè)備，可旋轉(zhuǎn)的所有監(jiān)控點(diǎn)攝像機(jī)可實(shí)現(xiàn)光圈自動(dòng)調(diào)節(jié)、聚焦、變倍的多項(xiàng)操作功能，圖像信號(hào)通過(guò)光端機(jī)處理后通過(guò)搭建起來(lái)的視頻專網(wǎng)傳至10中控室，再經(jīng)過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接到視頻監(jiān)控服務(wù)器上，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及錄像，視頻圖像資料實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)共享。網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控傳輸部分設(shè)計(jì)要求監(jiān)控系統(tǒng)傳輸部分負(fù)責(zé)把前端監(jiān)控點(diǎn)的圖像信息傳輸?shù)娇刂?、顯示、記錄等設(shè)備上。油田的前端控制點(diǎn)分為兩個(gè)監(jiān)控區(qū)域，止匕外，監(jiān)控圖像還需要顯示在總控中心的顯示設(shè)備上。廠區(qū)范圍區(qū)域的監(jiān)控圖像需要顯示在總控中心的顯示設(shè)備上。每個(gè)生產(chǎn)裝置車間設(shè)置為車間級(jí)獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，在各個(gè)生產(chǎn)裝置車間配置監(jiān)控主機(jī)，本車間的監(jiān)控圖像顯示在生產(chǎn)裝置車間的控制室內(nèi)，同時(shí)，各個(gè)車間級(jí)監(jiān)控中心的監(jiān)控圖像傳輸至總控中心，經(jīng)過(guò)監(jiān)控主機(jī)顯示并通過(guò)液晶顯示器擴(kuò)大圖像。監(jiān)控系統(tǒng)傳輸部分設(shè)計(jì)原則（1）在保證前端設(shè)備與主控室之間視頻、控制信號(hào)傳遞暢通、信號(hào)清晰的前提下，建立專用網(wǎng)絡(luò)，能同時(shí)滿足用戶其他網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。（2）傳輸系統(tǒng)保證可接入企業(yè)網(wǎng)和internet，通過(guò)企業(yè)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)跨區(qū)域視頻監(jiān)控。（3）系統(tǒng)可與其它系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源共享。監(jiān)控系統(tǒng)傳輸部分設(shè)計(jì)根據(jù)傳輸部分的設(shè)計(jì)要求以及用戶現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，本方案采用模擬傳輸與數(shù)字訪問(wèn)相結(jié)合的方式，在調(diào)度監(jiān)控中心配置一臺(tái)多路數(shù)矩陣以及一臺(tái)高性能交換機(jī)。廠區(qū)范圍的前端監(jiān)控點(diǎn)，統(tǒng)一鋪設(shè)光纜，采取“就近編組”的原則，通過(guò)光端機(jī)一光纖一光端機(jī)的方式將模擬視頻信號(hào)傳輸至調(diào)度總控中心，每路視頻信號(hào)到達(dá)總控中心后，一分為二，一路連至數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)，數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)連至高性能交換機(jī)上，另一路直接連到視頻矩陣。每個(gè)車間設(shè)一個(gè)分控中心，前端監(jiān)控點(diǎn)采集的視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)光端機(jī)傳輸?shù)?/p>