油气管道工程同轴组网的监控系统

摘要：油气管道工程现有监控系统清晰度不高，为提高管道运行安全性，同时降低施工难度，开发了同轴组网监控系统。该系统利用视频扫描消隐场来传输控制信号，不需要更换线缆；利用已有视频电缆传输控制信号和视频信号，只需要将前端更换为720P数字高清同轴视控摄像机，将后端更换为同轴视控硬盘录像机，采购方便、施工简单。实践证明，采用同轴组网监控系统既可节省施工时间和总体投资，又能保证系统的稳定性和可靠性。

关键词：管道工程；同轴监控；工业电视；清晰度；摄像机；硬盘录像机

在早期油气管道建设中工业电视系统大多采用的是480TVL模拟摄像机，随着安防要求的提高，已有的模拟摄像机已经不能满足安防的需求，必须对现有的工业电视系统进行改造。但是已有的模拟工业电视系统基本都是采用视频电缆传输视频信号、控制电缆传输控制信号的方式，如果采用光缆进行视频和控制信号的传输则需要开挖站场路面，增加很大的施工量，而且已有站场地下管线众多，稍有不慎很有可能挖断已有的管线，存在很大的风险[1-2]。

1油气管道工业电视监控系统

油气管道站场中现有工业电视监控系统主要由模拟摄像机、监控终端、DVR/NVS、视频电缆+控制电缆组成，前端模拟摄像机通过埋地敷设的视频电缆和控制电缆将视频信号和控制信号传输至后端监控设备.已有模拟工业电视系统摄像效果模糊，看不清车牌号，无法识别数字，同时后端图像处理软件无高清分析能力，无法对采集的图像进行高清分析处理，而且模拟视频监控系统传输距离受限（不能超过500m），后端配备的图像处理设备复杂，这对油气管道站场的安防造成了隐患，特别是在一些高风险地区，需要对入侵的行为、动作很好地识别。为了提高安防的可靠性，需要设置高清摄像机，提高后端图像处理软件的分析、识别能力，以使监控平台能高清显示现场采集的图像信息。

2同轴组网监控系统

光纤组网方案传输距离不受限制，抗干扰性强、扩容性好，但是若采用本方案需要开挖现有路面，重新敷设光缆，会增加很大的工程量和投资；采用无线组网方案，不需要开挖已有路面，组网方便，但是抗干扰性差，容易受电磁影响；采用同轴组网方案不需要开挖已有路面，可利用已有的SYV75-5视频电缆替换前端摄像机和后端处理设备，施工简单、方便，由于采用数字信号传输，抗干扰性好。通过以上对比，结合视频监控网络化、智能化的发展趋势，综合考虑设备的通用性、备品备件及后期维修维护，开发了同轴监控系统。该系统只通过一根同轴电缆来传输视频信号和控制信号，摄像机在成像时逐行扫描每一个像素点，在从第1行跳转到第2行过程中停止扫描，此段时间为消隐场，当跳转到第2行时再进行扫描。同轴组网技术就是在成像过程中将控制信号无缝插入到视频信号中，通过消隐场这个时间段来进行信号传输.在实际应用中，485接口电路、控制单元及合并分离电路集成于同轴监控硬盘录像机内，A/D转换模块、合并分离电路、解码器集成于摄像机内，由于采用模数转换，摄像机可实现同轴高清720P清晰度。由于采用数字信号传输，传输距离远远大于已有的模拟摄像机传输距离[6]（视频电缆采用数字信号传输可达1500m，而模拟视频监控中的视频电缆传输距离仅为500m），在实际应用中，原有的工业电视视频电缆仍然可以利用，只需要拆除控制电缆以及更换后端硬盘录像机及前端摄像机。咨询供货商，海康威视、大华科技、华为等工业电视厂家均有多种同轴监控摄像机及同轴监控硬盘录像机，设备具有通用性，采购及维护都很方便，可大幅度减少施工工程量并缩短施工工期，节省投资。

3应用实例

同轴组网监控技术在某油气管道监控系统改造工程中得到了成功应用。监控站场有4台模拟摄像机，经统计1台已损坏，3台摄像模糊，达不到现有安防需求，因此，需要对已有摄像机进行替换。经过调查发现，原4台模拟摄像机均采用视频电缆+控制电缆的方式进行信号传输，视频电缆采用的是SYV75-5，后端监控主机为8路DVR。本工程拆除后端DVR和前端4台模拟摄像机，已有的控制电缆弃之不用，视频电缆保留。新增的硬盘录像机和高清摄像机均采用同轴监控技术，前端720P高清摄像机通过自带的BNC头接入已有防水箱内的视频电缆，电源线接入已有防水箱内的接线端子，后端同轴监控硬盘录像机（BNC头）接入已有的4路视频电缆，在原监控终端内加载新的管理软件。图5为此工程站场摄像机的布置图，虚线为已有的视频电缆，模拟摄像机均替换成一缆双传一体化枪式摄像机。

4应用效果

4.1社会效益

本工程实施后，对摄像机的效果进行了检测，发现4台摄像机均能正常工作.右侧为改造后摄像效果图，可以看出，同轴监控摄像机摄像效果较好，提高了安防的稳定性。同轴监控系统不需要开挖已有路面，因此很好地保护了站场完好性，特别对一些比较大的站场，能维护原有站场整体风貌。

4.2经济效益

由于同轴组网方案只需要利用已有的视频电缆，无线组网方案利用无线网络进行视频信号传输，两者均不需要开挖路面，大大减少了施工费用，而光纤组网方案虽然前后端跟同轴组网方案相同，但是其利用光缆进行传输（场区距离较远时），需要开挖已有的路面，带来大量的施工费用。无线组网方案由于通过自建Wifi、无线网桥、租用3G、CDMA网络等方式进行信号传输，需要一定的租用费，每台设备按照2M考虑的话，租用费为每年2.4万元。经综合对比，同轴组网方案比光纤组网及无线组网方案在经济上更具优势。

5结语

随着安防要求的提高，各行各业已有的模拟监控系统已满足不了安防需求，高清化、网络化、智能化已成为监控系统的发展趋势。对于油气管道行业，已建站场模拟工业电视系统势必需要进行改造，同轴组网监控系统既能实现高清监控，又能大大减少施工工程量，把对已有站场的破坏程度降到最低。但是，在对已建站场工业电视进行改造时，同轴组网监控系统需依托于原有的视频电缆，当场区摄像机距离后端监控终端超过1500m时，信号衰减比较大，图像质量差，此时需要采取其他措施进行修正，如增加信号增强器或者采用光纤组网方案。该系统无法实现本身的自动报警功能，仍然需要结合周界入侵报警系统实现场区入侵的报警功能。

参考文献

[1]肖弋．视频监控现状分析[J]．电子世界，2012（5）：4-8．

[2]王继鹏．厂区视频监控系统的设计与实现[D]．成都：电子科技大学，2015：9-17．

[3]文波．基于DM368的高清视频监控系统设计与实现[D]．太原：中北大学，2015：11-18．

[4]刘扬．平安城市视频监控系统中异常行为识别技术研究与实现[D]．南京：南京邮电大学，2014：4-8．

[5]谢运．HDCVI同轴百万像素高清视频技术的剖析和应用[J]．中国安防，2013（10）：3-8．

[6]雷玉堂．用单同轴电缆传输高清与多路视频的技术[J]．中国公共安全，2013（10）：6-10．

作者:刘晓峰 刘桂志 马元将 张强 单位:中国石油管道局工程有限公司 中国石油青海油田分公司采油二厂安全监督站