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石油、石化企業(yè)在國家經(jīng)濟和其所在的地方經(jīng)濟中承擔(dān)著重要角色，保障石油開采、油氣運輸、生產(chǎn)煉化、石油化工等各個環(huán)節(jié)相關(guān)設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)成為石化企業(yè)的重要工作之一。中國石化已實現(xiàn)對所屬煉化企業(yè)的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的平臺化改造，建成了目前國內(nèi)規(guī)模最大、區(qū)域最廣的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)之一，成功實現(xiàn)煉化、銷售、管道、油田各個板塊視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整合。
應(yīng)用背景
石油石化視頻監(jiān)控應(yīng)用分為兩個部分，一是工業(yè)電視系統(tǒng)，主要應(yīng)用在生產(chǎn)環(huán)節(jié);二是綜合安防系統(tǒng)，主要用于園區(qū)安保監(jiān)控。過去不僅工業(yè)電視系統(tǒng)和安防監(jiān)控系統(tǒng)相互獨立，就連用于各廠區(qū)的生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)也互不相連，可以說“封閉”和“獨占”是這些系統(tǒng)的特點。而隨著企業(yè)對生產(chǎn)、生活等各方面綜合管理程度的不斷提高，尤其是生產(chǎn)調(diào)度和應(yīng)急系統(tǒng)建設(shè)需求的出現(xiàn)，使得將原有工業(yè)電視和安防監(jiān)控系統(tǒng)進行技改整合和聯(lián)網(wǎng)共享變得越來越迫切。
中國石化所屬27 家煉油企業(yè)、27家化工企業(yè)，此外還有多家油田、銷售等板塊企業(yè)共有400 多套工業(yè)電視系統(tǒng)，主要分為矩陣（包括部分含有網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機的矩陣系統(tǒng)）、硬盤錄像機（包括部分網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機）、磁帶錄像機、視頻服務(wù)器、簡單的模擬系統(tǒng)（含畫面分割器等傳統(tǒng)系統(tǒng)）等不同類型。各下屬企業(yè)雖已架設(shè)完善的局域網(wǎng)，但目前企業(yè)工業(yè)電視以傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)為主，并具有以下特征：
· 各企業(yè)監(jiān)控信息點多、系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備種類多、結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一;
· 工業(yè)電視在石化企業(yè)的應(yīng)用時間長，各企業(yè)的系統(tǒng)基本為傳統(tǒng)系統(tǒng)與先進的數(shù)字系統(tǒng)共存;
· 部分企業(yè)使用的設(shè)備供應(yīng)商已經(jīng)改制或其產(chǎn)品轉(zhuǎn)型，目前已無法提供相關(guān)完善的服務(wù);
· 部分企業(yè)已新增數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但由于種類繁多，缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，互連情況較差，且產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊;
· 各企業(yè)與總部網(wǎng)絡(luò)平臺的出口帶寬僅2Mbps，并且在此平臺上運行有大量的信息系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)，無法滿足大量的視頻信息傳送。
系統(tǒng)架構(gòu)改造解決方案
系統(tǒng)架構(gòu)的改建主要集中在接入改造上，綜合煉化企業(yè)工業(yè)電視系統(tǒng)現(xiàn)狀，既有主流的DVR系統(tǒng)，也有較陳舊的PC-DVR系統(tǒng)，同時還有部分模擬矩陣系統(tǒng)。綜合分析提供兩種接入改造方案：一種是純硬件的接入改造，二是純軟件的接入改造。兩種技術(shù)方式各有特點，結(jié)合各企業(yè)煉油調(diào)度指揮系統(tǒng)工業(yè)電視子系統(tǒng)特色，最終選擇綜合方案，結(jié)合27家企業(yè)的現(xiàn)狀選擇針對性的接入方式，確保數(shù)據(jù)安全、擴建可行、系統(tǒng)先進。
硬件接入改造是一種技術(shù)難度最低的改造方式，它是在所有原系統(tǒng)保留的基礎(chǔ)上，對前端所有視頻資源按照1:1無收斂的方式完全編碼傳輸。由于這種方式并不對原有系統(tǒng)做任何改動和對接，而且編碼、傳輸、管理完全是同一系統(tǒng)來完成，所以技術(shù)風(fēng)險低，圖像效果有保障，實施周期短。
軟件接入改造則是一種技術(shù)難度較高的改造方式，它是在所有原有系統(tǒng)保留的基礎(chǔ)上，采用SDK開發(fā)的方式用新的管理平臺對接原系統(tǒng)中的數(shù)字化設(shè)備，如DVR數(shù)字硬盤錄像機設(shè)備。此種接入方式充分利用煉化企業(yè)已經(jīng)建設(shè)的資源，對于主流嵌入式DVR系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控可以快速部署。
對比兩種接入方案優(yōu)劣，最終確定接入改造解決方案。
1.以軟件平臺數(shù)字對接前端DVR設(shè)備為主;
2.對于尚不兼容的DVR設(shè)備或者大量采用數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的企業(yè)，通過平臺做SDK接口開發(fā)或更新DVR系統(tǒng)軟件后實現(xiàn)數(shù)字對接;
3.針對沒有數(shù)字化設(shè)備的煉化企業(yè)，采用硬件對接作為補充。
根據(jù)筆者所在公司在IP領(lǐng)域的積累，在多品牌、多結(jié)構(gòu)、復(fù)雜部署的系統(tǒng)面前，實現(xiàn)看、查、控、報警、對講等具體功能的高度統(tǒng)一，達到良好的兼容效果，系統(tǒng)具體改造方案如（圖1）架構(gòu)所示，各煉化企業(yè)涉及不同的工業(yè)電視系統(tǒng)，通過詳細調(diào)研分類統(tǒng)計出四種改造和接入方式，涵蓋了此次煉油調(diào)度指揮系統(tǒng)工業(yè)電視子系統(tǒng)的改造方式。
方式一：對于前端是主流嵌入式DVR（部分特殊的PC-DVR和大量第三方數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)）的煉化企業(yè)，系統(tǒng)將部署DVR接入服務(wù)器，實現(xiàn)對本企業(yè)全部DVR設(shè)備的信令和媒體處理和轉(zhuǎn)發(fā)。
方式二：對于前端是PC-DVR，且無法提供SDK和DVR廠商的SDK技術(shù)支持，則采用更換該PC-DVR的方式，采用硬盤錄像機，通過企業(yè)的接口服務(wù)器接入平臺。
方式三：對于前端是非主流嵌入式DVR的煉化企業(yè)，由于無法提供SDK和DVR廠商的SDK技術(shù)支持，則采用更換該非主流DVR的方式，采用硬盤錄像機，通過企業(yè)的接口服務(wù)器0接入平臺。
方式四：對于前端為純模擬矩陣的工業(yè)電視系統(tǒng)，只能通過視頻編碼器對模擬系統(tǒng)（包括無法開發(fā)的V-S系統(tǒng)和純模擬矩陣系統(tǒng)）進行二次編碼改造，如果模擬前端的數(shù)量較少，則采用1：1全編碼方式實現(xiàn);如果模擬矩陣前端的數(shù)量較多，則采用4路編碼器的控制接口并接矩陣的控制線，利用平臺的切換功能控制矩陣的輸出通道和前端攝像機的云臺，減少編碼器的數(shù)量和投資。
項目特色
總部、分公司分級分域組網(wǎng)
中石化各分公司或煉化企業(yè)園區(qū)自身建設(shè)有大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)，故監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計必將采用分級分域的策略，即各分公司或煉化企業(yè)作為二級平臺（基層域），實現(xiàn)本公司或煉化企業(yè)內(nèi)部監(jiān)控系統(tǒng)的接入，同時實現(xiàn)對所有設(shè)備和資源的管理;石化總部作為一級平臺（上級域）實現(xiàn)與各分公司或煉化企業(yè)監(jiān)控平臺的對接，進而實現(xiàn)對全網(wǎng)視頻資源的調(diào)用。
因地制宜、保護投資
該項目的建設(shè)原則是“最大限度的保護企業(yè)原有系統(tǒng)投資”、“盡量不改變企業(yè)工業(yè)電視現(xiàn)狀”，所以采用了“以軟件集成為主、硬件集成為輔”的設(shè)計策略。由于其數(shù)據(jù)網(wǎng)帶寬較低無法滿足所有圖像向石化總部集中存儲的需要，故部署了帶存儲編碼器，實現(xiàn)監(jiān)控圖像本地存儲;還有部分企業(yè)由于建設(shè)時間較短、設(shè)備較新，需要對原有監(jiān)控系統(tǒng)進行利舊保護，根據(jù)企業(yè)設(shè)備的具體品牌、型號進行了深化設(shè)計，提供了不同的接入方案。對于主流式DVR設(shè)備，通過在分公司（煉化企業(yè)）部署代理服務(wù)器實現(xiàn)軟對接;對于非主流嵌入式DVR品牌和PC-DVR品牌，通過在部署視頻分配器和帶存儲編碼器的方式，由VM視頻管理服務(wù)器統(tǒng)一管理。
統(tǒng)一開放的一體化解決方案
提供了含括監(jiān)控系統(tǒng)中編解碼器、網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和管理平臺四大基礎(chǔ)組件，可供中石化用戶在未來提供更全面的系統(tǒng)服務(wù)。
通過四大組件特性的相互融合，優(yōu)化了系統(tǒng)架構(gòu)，提高系統(tǒng)整體效能、可靠性和性價比，同時可以有效滿足用戶的定制需求。
高清晰低時延的視頻瀏覽
對于原有的主流系統(tǒng)，可實現(xiàn)開發(fā)接入，軟件集成，此時圖像現(xiàn)實的清晰度主要取決于前端設(shè)備的圖像質(zhì)量。
對于原有的非主流系統(tǒng)，可提供高清前端設(shè)備，以實現(xiàn)更加清晰的視覺體驗。
高清實時圖像質(zhì)量：完全符合MPEG2//H.264等國際標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)ULL D1編碼帶寬最高可達4-8M（/H.264）～8-16M（MPEG2），業(yè)界最高的碼流支持提供更多的圖像細節(jié)和高清圖像質(zhì)量。
高清回放圖像質(zhì)量：基于TCP、iSCSI的獨立存儲碼流，保證可靠性同時保證了高回放圖像質(zhì)量。
高實時性：通過交換機，具備低于300毫秒的實時性能，滿足專業(yè)客戶的苛刻需求。
系統(tǒng)安全可靠
中石化應(yīng)急指揮監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一個為中石化用戶提供視頻服務(wù)的平臺，它最大的安全風(fēng)險在管理軟件平臺。軟件平臺主要包含各個業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)，其中涉及到非常重要客戶信息和平臺管理信息，平臺管理子系統(tǒng)還涉及到設(shè)備配置信息、路由信息、網(wǎng)絡(luò)管理信息。因此，必須采取措施保證其安全性。
此軟件平臺可以實現(xiàn)基本的防攻擊、防非法侵入、防病毒等要求，還可以保證只有合法用戶可以訪問和使用網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供的服務(wù)，保證用戶只能點看接受許可的前端設(shè)備，查看有權(quán)限使用的監(jiān)控點的視頻監(jiān)控圖像;保證用戶保存在系統(tǒng)中的視頻文件的安全，不會被其它用戶甚至是系統(tǒng)管理員私自查看。
該軟件平臺主要工作是完成與實時點看、歷史圖像回放的業(yè)務(wù)的信令處理，因此系統(tǒng)資源占用較小，負荷小，故障率大大降低，可靠性大大提升。即便服務(wù)器宕機，在3-5分鐘內(nèi)視頻圖像仍然可以恢復(fù)。
全國實施和售后保障
除技術(shù)難點以外，中石化分公司遍布全國各地：西至新疆、南至海南、東至鎮(zhèn)海，北則覆蓋華北大部，如何保障多個實施團隊同時進行現(xiàn)場勘查、安裝調(diào)試是對供應(yīng)商的最大挑戰(zhàn)，以往此類項目經(jīng)常遇到原廠難以保證足夠的資源投入導(dǎo)致項目實施周期嚴(yán)重超期或者全網(wǎng)聯(lián)調(diào)效率低下等問題。
在此項目中全國同步投入資源保障，滿足了多個實施團隊的同步進行，在項目規(guī)劃的周期內(nèi)圓滿完成了實施和聯(lián)調(diào)，確保中石化生產(chǎn)運營系統(tǒng)工業(yè)電視子系統(tǒng)如期投入使用。
實施效果
中國石化煉油生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)工業(yè)電視子系統(tǒng)采用數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)，充分利用中國石化及各下屬企業(yè)現(xiàn)有工業(yè)電視系統(tǒng)資源及網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)對所屬27 家煉油企業(yè)、27家化工企業(yè)和多家油田、銷售企業(yè)的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)進行平臺化改造，通過軟件開發(fā)和硬件集成的混合方式，以中國石化專用網(wǎng)絡(luò)平臺為依托，實現(xiàn)石化總部級工業(yè)電視平臺與各企業(yè)原有工業(yè)電視系統(tǒng)新平臺的集成整合，成功建設(shè)了這一目前國內(nèi)規(guī)模最大、區(qū)域最廣的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。
位于中國石化集團總部21層的生產(chǎn)指揮調(diào)度大廳經(jīng)常迎接黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人、各省、市地方代表、各中央直屬企業(yè)代表的參觀和考察。在中國石化生產(chǎn)指揮調(diào)度中心，可以隨時調(diào)閱中石化原油開采、運輸、生產(chǎn)、銷售等各個環(huán)節(jié)的信息和數(shù)據(jù)，也能夠調(diào)用下屬各地二級單位煉油裝置的工業(yè)電視圖像，未來還將在現(xiàn)有的煉油板塊之外，陸續(xù)擴容化工、銷售、油田等其它板塊的工業(yè)電視資源，實現(xiàn)石化生產(chǎn)工業(yè)電視的統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)整合。調(diào)度中心已成為集數(shù)據(jù)采集分析、GIS地理地圖、GPS全球定位、工業(yè)視頻聯(lián)網(wǎng)等多業(yè)務(wù)于一體的交互式應(yīng)用平臺。
此外，中國石化總部還能通過該系統(tǒng)對重大事故的現(xiàn)場進行遠程指揮，并對重大事件的歷史圖像進行遠程調(diào)閱和備份。2010年某日下午，某煉化分公司出現(xiàn)生產(chǎn)事故。操作工發(fā)現(xiàn)后立即報警，分公司即刻啟動A級應(yīng)急預(yù)案。集團總部通過調(diào)度系統(tǒng)工業(yè)電視子系統(tǒng)遠程調(diào)閱最近的攝像頭以查看現(xiàn)場圖像進行遠程指揮，全程參與事故處置。 30分鐘后，事故得到控制，未造成人員傷亡，同時其他生產(chǎn)裝置未受影響，生產(chǎn)正常。
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