石油设计方案

石油井下作业安全生产保障移动指挥系统设计方案2014年6月17日一、项目背景及需求分析1、项目背景目前油田采油厂作业队数量多，施工作业区域具有点多、面广、战线长的特点，修井作业现场生产方式存在信息不畅通的问题，无法实时跟踪监控井场安全生产运行情况和设备安全运转情况；不能及时监控井场人员工作和活动情况和及时发现操作人员的不安全行为，达不到及时纠正和制止违章的目的，存在着确保岗位工人的人身安全难，不能为管理部门提供可靠管理依据的问题；在现场生产应急事件发生时，不能在第一时间掌握现场情况，处理应急事件信息传递不畅，错过最佳抢险时机，监督管理存在死角。2、需求分析根据前期调研，以及现场时的实际情况和特点，目前移动板房需要建设一套能够实时监测井场有毒有害气体情况、井场作业情况的远程监控系统，并且考虑到井场作业地点偏远，通讯不便的情况，需要建立一套现场与指挥中心联动的语音互动系统，能够让指挥中心与现场人员形成互动，及时有效的进行指挥作业和现场情况反映。因为此改造方案不仅仅涉及有毒有害气体的数据采集和监测，还需要视频语音联动，并且考虑到板房属于移动状态，工作环境较为恶劣。系统在建设上需要覆盖数据实时采集、设备故障及报警、视频语音互动、设备设施检测维护等功能。其业务目标是：保证人员和作业安全，使得油田作业监控更加智能化，及时有效反馈现场情况，提高劳动效率。二、设计原则1.1.首先、网络和数据传输方式。由于所有作业区点多面广，而且作业队基本属于流动作业，一个作业点就待3~5天，然后就搬到下一个作业点，传统的有线传输鞭长莫及。现有运营商的3G无线网络覆盖全，盲点少，不受流动作业影响，而且搭建网络快捷、运行成本低，是当前数据传输的最佳传输方式。其次、硬件接口的规范化。采用标准数据接口和协议，优先使用数字化信号传输，预留未来升级到油气生产物联网的接口。第三、软件平台通的用性和可扩展性原则。监控软件平台网络化，减少用户购买客户端的成本，专业软件采用先进的物联网软件平台架构，可以随生产发展的需要，方便的进行软件功能升级与模块扩展。2.2.本方案设计根据用户要求遵循以下国家相关部门制定的设计规范要求。主要包括：①JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》②GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》③GB50174-93《电子计算机机房设计规范》④GB50057-94《建筑物防雷设计规范》⑤GBJ232-92《电气装置安装工程施工及验收规范》⑥GB4943-95《信息技术设备（包括电气事务设备）的安全》三、系统总体设计1、架构设计通过现场传感器进行数据的采集和传输，实时采集有毒可燃气体检测数据，利用声光报警及时反馈现场。对于视频数据采用本地存储和3G传输方式，保证视频数据的完整性，对作业过程进行全程监控。中控室和现场作业实现语音喊话功能，及时有效地指导现场作业，并及时反馈现场作业信息和技术问题。2、数据采集方案设计现场传感器设备传输采用无线形式进行传输，有毒可燃气体检测器为两台传感器，其中一台检测CH4，一台检测H2S，具有本地声光报警功能。视频传输采用CIF（352*288）/QVGA(320*240)格式，保证在3G传输模式下的流畅清晰。现场视频本地存储采用DI（704*576）格，保证数据的完整性。有效监测现场作业情况和指导生产作业。设备如下：气体探测器参数：有毒气体探测器可燃气体探测器检测气体：硫化氢甲烷输出信号：4-20ma模拟量4-20ma模拟量额定电压：DC12V～DC30VDC12V～DC30V测量精度：≤3％FS≤3％FS声光报警支持支持传输协议标准ModbusTCP/IP输出方式标准ModbusTCP/IP输出方式安防等级ExdⅡCT6ExdⅡCT6采样方式自然扩散自然扩散相应时间≤30S≤30S一体化摄像头参数：摄像机参数1/3″高感度CCD，23倍光学/12倍电子f=2.8-129.5mm，F=1.4-5.3，全彩700线，感红外，，最低照度0.002Lux，超级DSP，强光抑制功能电源AC24V±20%,50/60Hz功率≤80W旋转角度水平0°~360°(连续旋转),垂直-85°~20°旋转速度水平0°～9°/S，垂直0°～5°/S通讯协议行业V0.0,行业V1.0,YAAN,Pelco-P,Pelco-D防护等级IP66材质主体：铝合金；视窗：透明玻璃，可选光学玻璃；锁扣：不锈钢重量7.1kg车载硬盘录像机机参数：视频压缩格式H.264视频分辨率CIF/D1无线网络传输WCDMA-HSUPA/Wi-Fi/EVDO(可选择)视频输入路数4路帧率1~25帧/秒（可调）码流类型双码流音频压缩格式G.726音频输入路数4路语音对讲输入输出1路压缩输出码率16K~1M可调，可自定义通讯接口1个RJ4510M/100M自适应以太网口，1个RS232口，1个RS485口网络功能TCP/IP,PPPOE,DDNS,FTP,DNS,DMZ,NTP,DHCP,NAT,ICMP,ROUTE存储介质支持1个2.5寸SATA硬盘，1个1G~32GSD卡报警输入输出各4路GPIO电源输入DC8-36V功耗≤8.5W数据采集模块参数：接口RS485/RS232/网卡数据采集8路模拟量输入传输协议标准ModbusTCP/IP输出方式供电DC12v3G路由器参数：接口天线接口50Ω/SMA阴头以太网口4个RJ45交换口，10M/100MBase-T自适应WAN口1个RJ45交换口，10M/100MBase-T自适应RESET接口一键恢复出厂按键供电12VDC电源模块参数：输入电压AC220输出电压DC12V/24V保护过压保护，过载保护(自动恢复)3、存储容量及带宽计算由于系统采用3G网络上传图像，因此本地录像存储和远端录像存储采用不同策略。本地存储按照D1最高码流模式录像，每路图像每天占用空间15-20G，90天约1300-1800G，4T可保证录像100天。远端回传录像按照传输300Kbps/路/s计算，每路全实时存储所需容量：300/8*3600*24*90/1024/1024=278（G），即90天容量300G，若按照50个站点，每个站点2路图像进行测算，总共需要：100*300=30000(G)=30T存储容量。后端服务器和存储建议配置建议采用PCSERVER+SAS磁盘阵列模式。磁盘阵列采用RAID50策略，即分两组RAID5（每组4块硬盘）后，再做RAID0策略，8块4T硬盘配置后实际可用容量为32T。4、平台软件监控平台软件集成了视频监控与数据检测，在统一平台上进行展示，避免切换平台，方便管理和应用。通过良好的分层结构，统一的接口服务，可以有效的降低系统构建的复杂度。平台系统根据分层的设计理念把系统分成以下几个层次：基础平台，平台服务，业务逻辑子系统，应用子系统。平台层次结构图如下：主要功能有：网络视频监控功能多画面监视：系统支持1、4、6、8、9、16等多种画面分隔形式，可随意进行画面切换；具有权限的用户可通过专业视频客户端监控并控制前端摄像机；系统可以电子地图的形式将用户具有权限的摄像机显示出来，同时还可以树形结构排列出来，方便用户通过点击鼠标进行访问；同时支持B/S、C/S和智能终端（安卓平台、WINDOWS平台，IOS平台）方式访问；多画面轮巡：支持轮巡，组播的图像调度形式，轮巡编组和轮巡间隔可自由设置，支持全屏显示，可根据用户级别限定显示画面数量；轮巡监视：系统具备视频自动巡视功能，在可设定的间隔时间内对全部前端监控点进行图像巡查，参与巡查对象可以任意选定；云镜控制：可对其具有权限操作的摄像机、摄像机的云台、镜头进行控制；支持镜头的光圈、变焦、聚焦可控制；支持云台的全方位控制；可通过鼠标滚轮方式控制摄像机变焦，通过鼠标点击实现画面的放大缩小，可通过键盘实现对云台的控制；系统可控制高速球机预置位定义、存储和调用，实现快捷的实现多角度远程控制；可通过鼠标、PC键盘、模拟键盘控制摄像机及云台；远程配置:对于敏感部位的视频信息，通过设置进行遮盖；可对图像进行分辨率、亮度、对比度、色彩、饱和度的设置；可对所需要的监控图像进行单帧抓拍，并进行打印。跨域访问:用户可根据所分配的权限，在系统内任意跨域访问所需镜头资源并进行控制。比如：二级某中心的A用户，在一级中心和另一二级中心拥有某些镜头的权限，那么，A用户登录所属的二级中心后，可切换至一级中心和另一二级中心，访问所有权限的镜头并进行相应的控制。存储回放功能本地存储：提供服务器定时录制、服务器手工录制、本地录制等模式；用户手动录像可将正在观看的图像存储下来；用户自动录像可按时间、摄像机设定将指定的图像存储下来；可根据系统最大容量设定存储时间，超过存储时间资料按时间顺序自动循环覆盖；所存储图像可以转换成标准的AVI格式，并且可以转储到其他介质，包括本地PC、可刻写光盘等；系统提供定时录像、报警录像、手动录像三种录像策略；远程存储：支持连接远程存储服务器进行数据存储；录像查询：录像记录可在所有监控终端上以具查询权限的用户名登录后进行查询；录像查询可根据不同查询条件如日期、监控地点和报警类型查询录像记录；本地回放：查询到的图像记录可以实际尺寸或全屏方式回放，播放速度可以按照正常、快速、慢速回放；支持Media等通用播放软件回放；支持录像下载播放；远程回放：可连接远程存储服务器进行录像回放及输出；中心提供解码服务器，可将前端视频压缩图像还原成模拟信号，输出到中心监控室的电视墙上。报警联动功能报警输入：系统支持外接传感器报警及视频侦测报警方式；系统支持温度、火警、烟感、红外等多种报警信号的采集和记录，对报警进行手工/定时/自动设防和撤防；报警输出：报警产生后专业视频客户端会自动弹出报警点视频画面资料，电子地图以醒目的方式提示告警信息，自动播放报警声音；系统具备报警信息联动控制功能，当其中一个报警器出现警情时，系统可根据事先设置好的规则触发相应动作，包括启动图像录制、启动报警输入、声光提示管理员、发送短信、弹出现场视频。气体采集通过采集传感器的模拟信号，通过串行总线（RS232/RS485）传输给本地设备，在平台显示当前气体浓度、时间。站点等信息。具有手动设置气体报警阀值，触发报警的同时平台会弹窗显示，支持与视频的联动报警；具有报表统计、历史查询、报警查询、数据导出功能。权限管理系统的用户分成以下几类：管理员、调试用户、一般用户、超级用户、浏览用户，根据用户组权限的不同，可以实现多级用户管理；授予权限：授予用户或用户组相应级别的管理权限；取消权限：取消或编辑用户或用户组相应级别的管理权限。用户管理功能用户管理包括用户查询、用户增加、修改和删除、用户访问权限管理、用户资费管理、用户锁定解锁功能、用户分组管理、用户访问日志记录等功能。用户开户：系统管理者可对特定用户打开相应权限的登录账号密码；用户销户：对打开权限的用户账户进行账户使用日期限制，或直接取消用户账户用户信息修改：修改登录账户信息密码，对账户添加说明备注；用户访问日志查询：查询账户登录信息及操作日志分发功能实时分发：实时分发视频气体信息和报警信息；多级分发：向相应级别的监控中心分发视频气体信息和报警信息。