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管道研究

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利用铁塔实施油气管道智能化保护方案

来源:《管道保护》杂志 作者:何训;常印 时间:2020-3-18 阅读:

何训1 常印2

1.中国铁塔股份有限公司; 2.中国铁塔股份有限公司天津分公司

 

 

1 实现技术架构

依托管道周边的铁塔基建资源,采用现代化监控传感器,利用人工智能技术对管道周边出现的各种车辆、行人等和偷盗原油、建筑施工场景的相关因素进行解析,同时接入大数据算法对人工智能解析之后数据进行实时分析,对危害管道高后果区安全的各种场景进行智能监测,保护方案技术架构如图 1所示。

2 实现功能架构

功能架构由数据采集层、网络传输层、数据服务层、数据应用层和访问层组成,功能架构如图 2所示。

(1)数据采集层:负责现场实时视频数据及IPC预置位等数据信息的采集,为油气管线安全监控平台提供原始信号源;采集数据信息包括实时视频、预置位信息数据及其他信息数据。

(2)网络传输层:视频监控信息承载在由运营商所提供的互联网专线上,互联网专线提供统一的、基于IP的网络承载平台,为视频监控数据传输、存储与处理提供可靠的网络保障。

(3)数据服务层:由设备接入、存储转发及外部接口等模块组成。

(4)数据应用层:包括实时监控、预警处理、系统管理及应用扩展功能。

(5)访问层:包括客户端显示(B/S)及手机公众号推送。

3 通信网络设计

基于铁塔资源实时监视系统以通信铁塔为主要承载平台,实现指定区域内油气管线资源监测全覆盖,通过统一的数据中心,为油气管道监测各业务终端、指控终端以及执法智能终端提供信息服务与数据支持,是油气管线高点监视系统的主要数据与信息流程。互联网专线组成摄像头的通信网络是实现油气管道监视系统中所有摄像头设备和信息系统等基础设施的互联互通,实现数据与信息的实时、安全、有效的交互,实现内部程序、指令、计算、存储交换等过程的高效运行,实现各类终端的访问与控制。因此,通信网络是保障实时油气管道监视系统正常运作的基础。

4 大数据应用设计

为达到油气管线信息数据高效利用和功能服务目标,利用云GIS技术最大限度的将空间数据与业务数据,以及历史及时态数据相互结合,提高工作人员利用数据频率和效率,增加油气管线及周边数据的自身价值。利用通信塔网的无缝覆盖的特点,以通信塔网为基础形成的塔上多功能球机感知系统和塔下综合电子传感网络系统能够对以铁塔为中心的方圆1 km范围内的油气管线进行实时监控。基于塔网的综合电子传 感器感知网络能够定点提供反映油气管线及周边实时动态的视频/图像。

5 基于大数据的智能化技术

根据油企管线安全监控业务需求,大数据处理系统自动形成系统规划,将业务所需的态势信息及时准确地回传至指挥中心。在智能视频分析、行为模式识别和基于深度学习的目标特征提取与分类技术的基础上,用大数据技术综合基准数据和历史数据完成对疑似违法行为的交叉信息验证,从而形成更精确的目标行为判读结果,更完备的目标行为模板库,及时准确地对疑似违法活动进行告警,可以解决油气管道安全监督执法部门对违法行为“发现难”的问题,从而提升执法部门的执法能力,促进安全监管部门形成新的管理、治理方式方法。

6 智能信息处理技术

随着人工智能和机器学习技术的发展,当前基于实时视频/图像的智能应用已经得到比较全面的发展,为油气管线安全监控系统的智能化设计提供了大量的研究基础;从降低安全监控人员体力支出、减少因疲劳等主观因素干扰导致的漏报等问题出发,进行的系统智能化的设计还具备如下四方面的优势,即降低通信网络压力、降低存储模块压力、降低后台计算中心运算压力以及降低运维费用。因此,油气管线安全监控系统的智能化设计,既是油气企业对管线安全监控的现实需求,也是技术积累发展的必然结果。同时,针对油气管线及周边的几种典型活动智能监视的需要,逐一对每一个监视活动和监视对象以及监视手段进行分析。

(1)打孔盗油监测。行人监测及行为分析,对于在管线地埋位置周边停驻、徘徊时长的行人进行检测识别分析,判断为可疑情况时,推送告警消息。

(2)采油车辆监测。车辆的监测和车型的分类识别,对于在管线周边一定范围内停驻时长情景进行监测识别,判断为可疑情况时,推送告警消息。

(3)高后果区监测。对出现在高后果区范围内的各类建筑活动,如卡车、挖掘机、铲车等作业行为进行识别分析,判断为可疑情况时,推送告警消息。

(4)密集遮挡区监测。在树林茂密的监测区域,如有人影晃动、人工勘测地形、人工作业等行为,监测到动态目标并判断为可疑情况时,推送告警消息。

7 数据扩展集成服务

系统提供了基于安全认证的第三方数据扩展、集成服务,通过采用REST风格的设计,系统可以提供针对不同语言的应用服务进行数据接口获取服务,可以根据需求提供数据信息,数据信息将通过标准的JSON格式进行返回。通过采用主流的标准协议,系统可以对现有的业务系统(智能管道检测、微信等)进行良好的数据集成。

8 应用情况及效果

中石化天津某段管线智慧监控,是中国铁塔公司天津分公司与中国石化管道储运有限公司合作,在确保最优的监控覆盖效果的前提下,选取该管线周边铁塔站点22座、激光夜视摄像机12处、红外热成像摄像机10处,利用人工智能技术对管线周边出现的各种车辆、行人等和偷盗原油场景的相关因素进行解析,同时接入大数据算法对人工智能解析之后数据进行实时分析,对危害油气管线安全的各种场景进行智能监测。经过实际应用,可以实现白天夜晚激光告警,夜晚热成像双光谱告警,尤其是在茂密的树林中也能很好地识别动目标,针对不同的应用场景,包括雨天、雾霾天、大风天等特殊天气都可以进行告警,从而实现24小时不间断的对管道进行全天时、全天候、高效率的保护。同时基于人工智能深度学习算法,能够分辨出人员和10余种车辆类型。

 

作者:何训,博士,中国铁塔有限责任公司行业营销总监。

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