专利名称：用于长输油品管路监控的物联网安全防范预警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及安全防范预警技术领域，特别涉及一种用于长输油品管路监控的物联网安全防范预警系统。
背景技术：
石油化工长输油品管路沿途途经行政区域较多，管理难度较大，有些地段人员密集，有些地段荒无人烟；地理及人文环境较为复杂，地理环境主要包括铁路、桥梁、农田、 耕地、荒地、河道、盐碱滩涂等，人文环境主要包括工厂、农村、居民区等。油气管路具有易燃、易爆和毒性等特点，管路的安全运行非常重要。当前对输油管路最大的威胁是人为破坏，主要体现是打孔盗油、工程破坏、违章建筑等情况，不管是石油系统还是石化系统都很普遍。油品管路的安全隐患大多来自第三方破坏，包括属于犯罪行为的打孔盗油和第三方施工破坏。现在的打孔盗油由以前单一的打孔装阀盗油过渡到打孔与盗油分工，并逐渐向“专业化、集团化”发展。近年来，中石化和中石油系统输油管线屡屡发生一些不法分子通过开挖地面、在输油管上钻孔打眼的方式偷盗油品，牟取非法利益，打孔盗油现象日益突出。这些不法分子的盗油行为，以及非法占压、非法施工等行为给石油化工企业造成了巨大的直接经济损失，造成油品泄漏，极易引起火灾，威胁人员安全，造成环境污染甚至可能影响周边河流安全，污染管路附近的农田，并由此而产生了环境污染赔偿，不但造成国家和企业的巨大经济损失，也损害了老百姓的利益，造成了企业与当地老百姓之间的矛盾。多年来，包括石油石化系统的各个企业，为保障能源动脉安全，保护国家油品运输系统的国有资产不损失、少损失，每年投入大量的人力物力，防范、监控第三方破坏的发生， 甚至严防死守。目前，石油石化企业现有的输油管路防盗系统多数采取通过输油管路输油端和出油端加装压力传感器的方式，实时监控输油管路输油过程的压力变化情况。如果输油管路发生盗油情况，会导致出油端压力变小，监控系统会显示压力变化情况，通过与正常输油状态下的油压数据进行数据比对，在系统上判断输油管是否有人在盗油及大概的盗油区域， 如果发现异常情况再通知保卫部门采取措施，等赶到事发现场，要么盗油分子早已逃之夭夭，要么违章施工已致使管线受损，损失已成既成事实。存在的主要问题通过长输油品管路两端油压的变化，只能判断有没有盗油、管路已遭受破坏现象，但不能精确定位盗油地点，无法确定管路是哪个位置被破坏，给值班人员在判断反应上带来较大的偏差。即便是发现了盗油情况，无法在第一时间赶到现场也于事无补。如果盗油者在盗油时盗油管输出较缓慢的话，出油端油压变化可能很小，系统将无法及时判断该管路被盗油的状态，这样也就起不到防盗的作用。当系统发现油压变化较大，能确定有人在盗油时，此时会有巡防人员赶赴现场处理。但此时油管已经被破坏，需要对油管进行紧急抢修；而油品已被盗走或泄露，已经造成损失。这种办法只能在事后预警，即等到油被盗后才能发现。[0008]通过上述背景技术资料可以看出，现有的输油管路防盗系统很难做到“事前发现， 及时处置”。是一种“事后处理”的方式，是在损失已经发生的情况下，尽量减少损失的“亡羊补牢”的方法。这只能事后报警而无法事前预警，且无法准确判断盗油位置。研发先进的长输油品智能视频监控预警技术，在不法分子开挖地面、在输油管上钻孔、打眼等偷盗、非法施工等行为没有得逞时，就预先进行分析识别、报警并进行准确定位，同时对不法分子进行声音告警，对有效遏制窃油现象、非法施工行为、避免国家资源流失及因油品泄漏造成环境污染有着十分重要的意义，这也是当前长输油品管路系统迫切需要解决的技术难题。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种新的技术方案，既应用物联网技术，利用WiFi无线通信技术和智能视频识别分析技术，对已建成的长输油管路进行全程24小时不间断的视频监控和巡视，通过监控中心对长输管路进行防入侵周界设置，系统自动对油品管路上的人、车、物等进行信息采集、智能识别、定位、分析、跟踪、告警、监控和管理，从而便于值班巡防人员快速制定相应的风险控制对策，及时消除长输油品管路上存在的安全隐患和风险因素，将长输油品管路运营风险控制在最低范围。本实用新型是通过这样的技术方案实现的用于长输油品管路监控的物联网安全防范预警系统，包括前端视频信息采集子系统、前端视频采集供电子系统、数据中心子系统和电源系统数据采集监控子系统，其特征在于所述前端视频信息采集子系统主要由网络变速云台摄像机、声音报警设备构成；所述前端视频采集供电子系统主要由风能和光能互补电源构成，每个网络变速云台摄像机监控采集点配置太阳能板和风力发电机组及蓄电池组；由风能和光能互补电源向前端视频信息采集子系统供电；所述网络变速云台摄像机通过WiFi无线网桥连接数据服务器；所述数据中心子系统包括数据服务器及磁盘阵列；所述电源系统数据采集监控子系统包括电压及电流读取电路，在所述前端视频采集供电子系统的太阳能、风能及蓄电池组中设置电压及电流工作数据的采集点位，电压及电流读取电路中包括编码器，编码器输出端经网络交换机连接至WiFi无线网桥。本实用新型有益效果包括1、经济效益，油品管线视频监控系统的建成，将会为石油石化企业降低输油管线运营成本，减少因管路油品被盗或非法施工造成的直接和间接经济损失。另外，对于石油石化企业管线传输的保卫部门及资产管理部门，降低了大量的工作量，提高了工作效率以及工作的效果，并很好的保护了国有资产。另外，如果发生盗油后油管的泄漏导致对环境的污染，其对环境污染的治理费用也是巨大的。这将为石油石化企业节约了大量的环境治理费用。该系统充分考虑了国家节能减排的要求，利用太阳能及风能这种环保清洁能源，可为企业节约用电，节省企业用电开支，同时减少二氧化碳排放。 2、社会效益，长输油品管路智能视频监控系统的建成将会产生良好的社会效果。一是解决了由于油品管线遭到破坏后所造成的环境问题，保护河流、耕地不受污染；二是减少了输油管经过地区老百姓与石油石化企业之间的矛盾，提高了老百姓的满意度，促进社会关系的和谐稳定，体现了国有大型企业应有的社会责任感；三是有效遏制了犯罪或非法施工行为；四是该项目的实施，可带动与该项目关联的相关产业链的发展，创新商业模式，具有很好的社会效益、应用示范性和推广价值。
图1为系统结构图；图2为电源相关流程图；图3为系统接口相关流程图；图4为视频采集相关流程图；图5为数据相关流程图；图6为供电电源数据采集流程图；图7为软件程序框图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本实用新型，结合附图和实施例详细描述本实用新型如图1至图7所示，本实施例中，用于长输油品管路监控的物联网安全防范预警系统，包括前端视频信息采集子系统、前端视频采集供电子系统、数据传输子系统、监控中心显示平台子系统、监控中心软件平台子系统和电源系统数据采集监控子系统，前端视频信息采集子系统主要由网络变速云台摄像机、声音报警设备构成，网络变速云台摄像机采集视频信号，压缩成 H. 264/MJPEG 格式，通过 TCP/IP、DHCP、PPPoE, SMTP、UDP, RTSP, FTP 或 DNS网络协议传输到监控中心；前端视频采集供电子系统主要由风能和光能互补电源构成，每个网络变速云台摄像机监控采集点配置太阳能板和风力发电机组及蓄电池组；由风能和光能互补电源向前端视频信息采集子系统供电；数据传输子系统利用WiFi无线通信技术搭建无线数据传输通道，将网络变速云台摄像机采集的视频数据信息实时传输到监控中心的数据服务器；数据中心子系统包括数据服务器及磁盘阵列；通过数据服务器及磁盘阵列来存储来自数据传输子系统的前端视频数据；监控中心显示平台子系统主要用于把实时采集到的各个前端监控信息实时显示在控制屏幕上；电源系统数据采集监控子系统包括电压、电流读取设备，在所述前端视频采集供电子系统的太阳能、风能及蓄电池组中设置电压及电流工作数据的采集点位，由电压、电流读取设备采集的电压及电流工作数据与视频信号通过编码器混合发送至传输发送端设备 (即WiFi无线网桥)传至中央控制室，当信号到达中央控制室后，由传输接收端设备(即 WiFi无线网桥)将接收的电流、电压及视频信号通过解码器解码后发送至工控机，工控机在读取相应地址的信息后，使用专用软件进行分析处理，实现对整个前端电源系统的实时动态监控、比对、分析、管理，从而对前端所有设备的运行状况进行有效监控。前端视频信息采集部分，选用高清网络变速云台摄像机，摄像机加装云台、激光灯，且具备透雾功能，确保在夜间及下雪、下雾等恶劣气候环境下能高效的采集到输油管路的现场情况。该摄像机需要支持TCP/IP、DHCP、PPPoE、SMTP、UDP、RTSP、FTP、DNS等网络协议，视频压缩格式支持H. 264/MJPEG格式，最大输出720p高清视频。平时，前端摄像机通过 “自动模式”，对一定长度范围内的输油管路进行“巡视”，当系统自动分析识别输油管路上存在人、车、物入侵行为并且需要对其进行告警时，可以设置成“手动模式”，定位具体位置， 帮助监控中心人员判断在输油管路周界活动的人、车、物是否为非法盗油者或非法施工者。 为了确保效果，视频监控采集点间距根据摄像机的性能设置为200米一 300米，确保视频监控效果。在前端配置声音报警设备，当通过现场监控平台发现某处有人非法偷盗油的准备行为时，通过在控制中心对远程扩音喇叭的控制，可以进行远程喊话，让盗油者产生心理恐惧，起到终止其盗油行为的发生的效果。前端视频采集供电子系统的供电采取风光互补电源方式，在每个监控采集点配置太阳能板和风力发电机组及蓄电池组。太阳能在晴好天气为系统设备供电并为蓄电池充电，风力发电机组在日光强度弱、时域及地域上具有一定优势。太阳能和风能具有很强的互补性，能有效降低系统的管理及维护成本。夜间、阴雨、雪雾天气通过蓄电池为系统设备供电。根据管路所处的环境条件和当地的气候情况，供电子系统满负荷具备3天一 5天的不良天气状况的蓄电能力。数据传输子系统，利用WiFi无线通信技术搭建无线数据传输通道，把需要监控的输油管路上的所有高清监控摄像头采集的全部视频数据信息实时传输到监控中心的数据服务器中，为实现高效可靠的智能视频分析、识别、定位跟踪、管理提供准确的数据依据。数据中心子系统功能，建设视频信息存储数据中心，利用服务器群及磁盘阵列技术，存储从传输子系统传输过来前端视频数据。监控中心显示平台子系统，监控中心子系统，主要把实时采集到的各个前端监控信息实时显示在控制屏幕上，帮助监控中心值班人员的分析判断、跟踪、管理。监控中心软件平台子系统，通过监控中心软件平台子系统的建设，达到系统对整个监控输油管路上各个摄像头采集的视频信息进行显示、分析、智能识别、自动检测入侵、 漏油发现、定位跟踪、即时视频确认、即时声音告警和后台管理。在监控平台中，需要对采集到的所有视频进行分析，并对设定的输油管路周界内的所有活动的人、车、物进行定位和视频自动锁定，并发出声音及其他预警提示，让监控人员可以及时将摄像头手动定位某块区域，并判断活动人员的行为是否是具有盗油或非法施工倾向，及时通知巡防人员赶赴现场处置。监控中心软件平台子系统功能强大，可以为用户提供集中式管理、企业级指挥和控制功能。采用智能化布局和简单易用的设计理念，内置分级电子地图系统、报警管理、连续录像、时间调度设防、防入侵周界设置、多视频窗口显示、多预置位巡视、PTZ操作等等。该系统的创新之处在于以下几点全天候不间断监控将视频监控技术应用在长输管路防盗上，对需要监控的长输油品管路防入侵周界的安全隐患进行24小时不间断监控。风光互补供电及数据采集系统的应用将太阳能及风能清洁能源应用在没有供电系统的野外长距离输油管路的前端监控、传输、告警设备上，既解决了现场供电问题，又做到了节能环保低碳。通过电源系统数据采集监控子系统对前端太阳能、风能及蓄电池组供电电源系统的电流、电压工作数据的采集，与视频信号一同进行上传至中央控制室，使用电源数据采集管理软件进行分析处理，最后显示出来，实现对整个前端电源系统的实时动态监控、比对、 分析、管理，从而对前端所有设备的运行状况进行有效监控。应用物联网技术本系统综合应用物联网技术，利用WiFi无线通信技术，通过搭建无线传输通道，对长输管路进行全程24小时不间断的视频监控和巡视，同时解决了长输管路沿途不能大面积动土的困难，减少了项目的建设成本。先进的智能视频分析系统通过监控中心对长输管路进行防入侵周界设置，系统自动对油品管路上的人、车、物等进行信息采集、智能识别、定位、分析、跟踪、告警、监控和管理，从而便于值班巡防人员快速制定相应的风险控制对策，及时消除长输油品管路上存在的安全隐患和风险因素，将长输油品管路运营风险控制在最低范围。
权利要求1.用于长输油品管路监控的物联网安全防范预警系统，包括前端视频信息采集子系统、前端视频采集供电子系统、数据中心子系统和电源系统数据采集监控子系统，其特征在于所述前端视频信息采集子系统主要由网络变速云台摄像机、声音报警设备构成；所述前端视频采集供电子系统主要由风能和光能互补电源构成，每个网络变速云台摄像机监控采集点配置太阳能板和风力发电机组及蓄电池组；由风能和光能互补电源向前端视频信息采集子系统供电；所述网络变速云台摄像机通过WiFi无线网桥连接数据服务器；所述数据中心子系统包括数据服务器及磁盘阵列；所述电源系统数据采集监控子系统包括电压及电流读取电路，在所述前端视频采集供电子系统的太阳能、风能及蓄电池组中设置电压及电流工作数据的采集点位，电压及电流读取电路中包括编码器，编码器输出端经网络交换机连接至WiFi无线网桥。
专利摘要本实用新型涉及用于长输油品管路监控的物联网安全防范预警系统，前端视频信息采集子系统主要由网络变速云台摄像机、声音报警设备构成，摄像机采集视频信号，压缩成H.264/MJPEG格式，通过TCP/IP、DHCP、PPPoE、SMTP、UDP、RTSP、FTP或DNS网络协议传输到监控中心；电源系统数据采集监控子系统包括电压、电流读取设备，实现对整个前端电源系统的实时动态监控、比对、分析、管理，从而对前端所有设备的运行状况进行有效监控，本实用新型有益效果是，智能物联网安全防范预警系统会为石油石化企业降低输油管线运营成本，减少因管路油品被盗或非法施工造成的直接和间接经济损失，具有很好的社会效益、应用示范性和推广价值。
文档编号G05B19/418GK202067132SQ20112014350
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者任溢, 吕伟杰, 张伟, 张宏伟, 权春和, 潘霞, 贾南 申请人:天津科电石化科技发展有限公司