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)模大、區(qū)域*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。
應用背景
石油石化視頻監(jiān)控應用分為兩個部分，一是工業(yè)電視系統(tǒng)，主要應用在生產(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)的應用時間長，各企業(yè)的系統(tǒng)基本為傳統(tǒng)系統(tǒng)與*的數(shù)字系統(tǒng)共存;
· 部分企業(yè)使用的設(shè)備供應商已經(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;
· 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)標準，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，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)*。
硬件接入改造是一種技術(shù)難度低的改造方式，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*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*是同一系統(tǒng)來完成，所以技術(shù)風險低，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，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
1.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。
2.因地制宜、保護投資
該項目的建設(shè)原則是“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視頻管理服務器統(tǒng)一管理。
3.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。
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。
4.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：*符合MPEG2//H.264等標準，F(xiàn)ULL D1編碼帶寬*高可達4-8M(/H.264)～8-16M(MPEG2)，業(yè)界*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。
5.系統(tǒng)安全可靠
中石化應急指揮監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一個為中石化用戶提供視頻服務的平臺，它大的安全風險在管理軟件平臺。軟件平臺主要包含各個業(yè)務管理子系統(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，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。即便服務器宕機，在3-5分鐘內(nèi)視頻圖像仍然可以恢復。
6.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)試是對供應商的大挑戰(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致項目實施周期嚴重超期或者全網(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)模大、區(qū)域*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)*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定位、工業(yè)視頻聯(lián)網(wǎng)等多業(yè)務于一體的交互式應用平臺。
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*應急預案。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。
