智能视频监控在数字油田的应用探讨

陈丽 孙娜 陈哲

[摘 要]随着现代科学技术的不断发展，智能技术在社会各行各业中得到大力应用，尤其是智能监控技术在现代石油开采产业中应用得越来越广，促进了“数字石油”的发展。本文对智能监控技术的关键问题进行探讨，结合我国智能监控技术在油田开采业中 的建设情况分析智能检测系统中运动目标检测方法，并展示视频监控技术在数字油田中的典型应用，以期对我国油田开采产业的发展有一定的指导意义。

[关键词]智能视频监控；数字油田；运动目标检测

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.06.048

[中图分类号]TE938；TP277 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）06-00-01

1.1 智能视频监控技术的关键问题

石油产业中的智能视频监控技术就是运用机器代替人工对石油系统中的设备运行情况和地下油气储备情况进行智能监控，并通过计算机智能分析系统对监控系统采集的数据进行分析，及时发现数据异常的位点并进行重点跟踪调查，实现对石油开采情况的全面把握。计算机视觉理论是智能视频监控的主要理论基础。MIT AI实验室的David 等人通过构建3D模型对目标进行模拟，并将图像分析过程分为底层视觉、中层视觉和高层视觉3个表象阶段。

1.2 智能视频监控技术的优势

①提升了监控技术的可靠性。传统的石油开采监控技术主要是通过人工对监控画面进行直观监视和分析，具有很大的局限性，即人为因素往往会成为影响监控质量的主要原因。先进的智能视频监控技术的应用极大地改善了传统监控模式的弊端，运用嵌入在前端的智能视频模块将前方采集的视频信息进行综合分析和对比，一旦发现异常情况可以及时报警。②提升了响应速度。由于该系统采用了先进的数字化和信息化监控手段，可以在第一时间对异常部位进行报警，为异常情况的处理提供了充足的时间。③提升了监控精度。传统的人工监控技术容易受到人为因素的影响，精度较低，而智能视频监控技术运用高级智能算法，大大减少了漏报、错报的情况发生，提升了报警精度。

2 智能检测系统中运动目标检测方法分析

对运动目标的监测和分析一直是监控系统中的难题，在智能监控系统中主要运用相邻帧差法和光流法进行运动目标的检测，分别具有以下特征。

2.1 相邻帧差法

相邻帧差法是数控检测技术中最常用的监控分析技术，其主要原理就是在前景和背景两帧图像亮度变化不大的前提下对采集目标的相应像素进行对比分析，并从分析结果中了解目标运动情况。此方法较为简单，通常将误差分图像记为Dt（i，j），前后两帧图像在（i，j）位置上分别为ft+1（i，j）和ft（i，j），差分化结果为Wi（i，j）。差分运算公式分别为：

Dt（i，j）=|ft+1（i，j）-ft（i，j）

当Dt（i，j）>T时，Wi（i，j）=1；

当Dt（i，j）

相邻帧差法的基本要求是背景内的噪声较小，目标速度不为零，并可以通过诸如坐标法、快匹配法等技术补偿全局的运动。

2.2 光流法

光流的基本定义是空间运动的物体被观测面上的像素点在运动时产生的瞬时速度场。光流通常是由物体运动产生的，这里的物体运动可以是目标物体的运动、相机运动或两者共同运动，包含了物体的基本属性、运动状态等重要信息，是进行目标检测的主要媒介。按照检测原理可以将光流法分为三大类，即基于频域的方法、基于梯度的方法和基于匹配的方法。在实际工作中应该根据不同的工作状态和检测目标的运动属性选择合适的分析方法，要想得到较高的检测精度可以选择基于频域的分析方法，但这种分析方法可靠性评价较差，且计算较为复杂，在实际工作中应该注意这一点。

3 智能视频监控技术在数字油田中的典型应用

3.1 远程操控石油开采，实现无人值守

很多油气田的位置较为偏远，工作环境极其艰苦，且很多重点油气井的开采任务繁重，安全生产一直无法得到充分保证。运用先进的智能监控设备实现油气开采的实时监控，对于系统发生的各种异常情况，监控系统可以及时定位设备异常位置，对设备异常情况进行自动识别和分析，并通知相应的技术人员进行设备检修，实现智能监控和集中控制。对于高危项目的开采现场可以进行实时图像采集，对于单井还可以运用固定焦距和固定位置的摄像设备采集生产数据，根据系统授权情况对站点、井场等机型远程监控，可以在减少劳动力数量的情况下提升监控质量，并进一步实现无人值守。

3.2 数字化集气站代替传统的人工操作集气站

在集气站、材料存放区、发电机房和中心控制室等安装全景摄像机，对关键区域如中心控制区等设置不明人员闯入的自动报警系统，并在集气站围墙上安装入侵探测器系统，可以全面监控人员出入与设备运行情况，对异常情况进行自动识别和报警，并为警卫部门的工作提供录像支持。

3.3 远程门禁控制系统

我国大多数石油开采公司均引进了先进的智能门禁系统，内部人员可以通过刷脸或指紋等开门进入，基本实现了与外来人员的可视对讲以及大门开关的远程控制。智能门禁系统采用磁力锁控制大门，当有外来人员非法闯入或内部人员不按规定刷卡、刷脸时立即启动警报系统进行声音提示，并自动记录采集的视频和图像信息。

4 结 语

智能视频监控技术的普及与应用是现代石油开采产业的发展趋势，也是提升石油开采的安全性与效率性、实现石油产业飞速发展的关键。智能油田的建设是一个涉及多种行业技术的系统性工程，只有通过各领域的通力合作，才能实现。

主要参考文献

[1]张文香.面向数字油田的智能视频监控系统[D].兰州：兰州理工大学，2012.

[2]刘伟.智能视频监控在数字油田的应用探讨[J].电子世界，2013（6）.