长庆油田油气安保指挥系统平台的设计与实现

2020-10-09王欢

电脑知识与技术 2020年22期

摘要：当前，随着油气田企业持续深入发展，“数字油田”“智能油田”建设进程的不断加快，各业务领域在加强信息化应用，提升管理效率等方面的需求不断提升。该文通过对油气治安反恐防范目标主体各方面有效资源与业务优化整合，研究设计油气智能安保指挥系统平台，将油气区生产、输油管线、车辆运行、人员值守、关键路卡、重点部位等实现全面实时监控、智能预警报警和远程协同指挥，对油气区应急突发事件能够快速响应、及时处置和有效取证，实现油田治安反恐防范管理从传统管理模式向数字化、智能化模式的转变。

关键词：治安反恐防范;系统平台;智能预警报警;辅助决策

中图分类号：TP309文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）22-0086-04

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 引言

长庆油田工作区域横跨陕甘宁蒙晋5省（区）15市61县（区、旗），所处地区作为“三股势力”人员北上南下、东进西出的“通道”，历来是暴恐分子逃匿中转、潜藏蛰伏、实施渗透的重点地区，面临的暴力恐怖活动的现实威胁明显上升，这种特殊的地理位置和油气行业特殊性，加大了治安反恐防范工作的复杂性、艰巨性。伴随油田二次加快发展进程不断深入，各业务领域在提升管理效率、应用管理范围等方面的需求不断提升。目前油气田安保防恐的指挥调度和应急处突等手段主要依靠人工进行简单的语音对讲，还不具备各部门、上下级之间跨区联动、统一指挥和快速高效协同能力。近年来，随着社会经济的飞速发展，在油区也治安管理上呈现出技术手段先进化、多样化，并具有隐蔽性，治理难度逐渐增大，历史案件查询、报表数据分析、重要台账记录等基础信息资源得不到充分共享，数据价值难以体现，信息孤岛的屏障还未彻底打破。随着物联网、人工智能等新技术的不断成熟和应用，依托现场安防设施，网络传输资源，利用成熟的信息系统集成技术，优化整合油气田区域治安保卫等各方面业务的有效资源，打通保卫各业务、各专业之间的工作壁垒，优化布局，形成油气田保卫防范工作整体合力，将传统的治安反恐防范管理模式逐步向数字化、智能化的方式转变，搭建统一的指挥调度和信息管控平台，是实现油气安保防恐信息化管理和现场实战能力必然趋势。

2 现状及需求分析

2.1 信息化现状

近年来，油田快速发展的数字化建设浪潮已深入到了油田生产、安全的方方面面，极大地提升了企业工作效率。但主要服务应用集中在生产环节，在油气区治安反恐防范管理上还处于初期阶段。目前长庆油田现有安保防范技术措施仍依托各油气生产单位已建的生产指挥平台。且尚无其他管理、运维、分析等基础资源设施，运行过程中还存在以下几个问题：

1）治安反恐防范体系尚未形成自下而上的安保体系网，缺乏中心预警、应急指挥的安保机制，应急管理体系相对单一;

2）视频智能化应用只局限在简单的视频报警（例如：越界侦测、入侵报警等），且极少部分视频点位实现上述功能。大部分视频监控只具备实时显示的功能;

3）各油气生产单位的视频监控仍采用模拟摄像机，不符合治安反恐防范要求的高清视频监控标准，功能上不能满足段安保防恐需求。如周界入侵报警、出人口智能控制管理、语音预警告警、远程语音指挥调度等尚未全部建设和纳入系统统一管理，更缺乏系统的数据共享、预警联动。

2.2 差距分析

目前油田已建设的视频监控系统、远程智能门禁系统、拉运罐车GPS管理系统、电子值勤系统、周界入侵报警系统及出人口智能控制系统等，这些系统大部分在功能上各自分工，系统资源属性单一，在资源共享、业务整合上还没有融合，主要差距有以下几个方面：

1）现有视频监控系统体量较大，部分监控仍为模拟摄像机，不具备高清和入侵报警功能，重点区域（如：简易加热炉、边缘场站）还存在监控盲区，同时视频监控在各个厂区甚至各个装置区内都是独自建设，没有经过统一规划，导致分布点不均衡、建设无序及重复，遇事无法做出及时应对;

2）视频监控、远程智能门禁、拉运罐车GPS管理、电子值勤、周界入侵报警及出人口智能控制等系统只实现了常规部署和功能，没有将相关系统进行联动处理;

3）视频监控系统与生产数据采集系统没有实现信息交互或信息联动，没有在统一平台下的业务优化，無法配置全局预案，运行管理效率不高。

2.3 功能需求

2.3.1 指挥调度功能

1）实时监控。实时获得场站前端监控区域内清晰的监控图像，实现24小时不间断监控。同时可以对带云台设备进行云台操作，对视角、方位、焦距的调整，实现全方位、多视角、无盲区、全天候式监控。

2）实时分析。通过前端摄像机和后端智能分析服务器，对于重要区域采用智能分析技术，通过行为分析和智能跟踪的方式，实现安全防范监控，主要对穿越警戒面、区域入侵、进入区域、离开区域等多种行为进行识别和触发报警。

3）人车识别。通过场站出人口部署控制栅栏和摄像机，对进入的人员和车辆进行抓拍，识别车牌信息及车型，内外部人员数据信息库对比，并与数据库特征信息进行比对，确认人员及车辆的进出权限。

4）录像存储。前端的视音频信号接人视频处理单元存储数据，达到前端存储的需要;采用磁盘阵列或硬盘录像机进行存储，以供事后调查取证。

5）智能检索。通过智能检索后端服务器，支持基于智能侦测事件的快速检索，基于区域入侵、越界侦测的录像后检索，可在回放中自定义智能规则快速检索和录像搜索。

6）语音功能。通过语音对讲，指挥系统平台能够和前端设备设施联动进行语音告警驱离和喊话部署任务。

2.3.2 综合管控功能

1）视频集成。利用集成技术，实现多路视频的集中管理及关键视频的统一存储，搭建统一的管理平台，接人不同厂家品牌视频，并完成视频接人;采用油田网络将视频接人平台，不具备油田网络条件的作业现场采用公司APN 4G通道接人平台。

2）远程指挥。将现场指挥与视频采集设备高度整合，实现移动设备实时监控的功能，从而构建事发后的应急报警系统、现场督查取证系统以及指挥调度系统，满足无线督查现场的需求，实现安保防范各系统与业务处理相融合。

3）处置预案。通过视频监控系统和其他辅助系统关联，提供视频预案：客户端联动、电视墙联动、报警录像等。使业务部门第一时间了解和掌握现场动态，迅速反应，提高应急处突的时间效率。

4）智能分析。利用人工智能、机器学习和模型训练等，对非法人员/车辆闯入、人脸识别、异常行为等进行智能报警、实时提醒和一键联动。

5）行为预测。通过地图、道路等数据分析，结合现场异常监控，准确分析可疑人员和车辆可能出入的位置，协调其他区域指挥中心实现联合处置，实现精准预测、提前布控。

2.3.3 系统管理功能

1）系统管理。通过平台软件部署进行全方位管理，提供中心管理、Web服务、认证授权、日志管理、资产管理、地图管理、流媒体服务、存储管理、文件备份、移动服务、报警管理、等综合信息管理服务，提高整套系统的工作效率。

2）指挥中心。基于统一平台和大数据，通过标准化模式建设、标准化运作体系，实现资源优化、预案统筹、协同作战，为新形势下油气田安保防恐工作开创新的管理模式。

2.3.4 终端装备功能

1）单兵装备。移动对讲、一键呼叫、GIS定位、视频拍摄和数据通信的单兵终端，可以和移动指挥中心通信，单兵之间的直接通信。

2）班组装备。以移动指挥车为中心，连接多个单兵终端，实现临时组网、远程通信、移动指挥等功能。

2.4 非功能需求

2.4.1 标准化需求

长庆油田油气安保指挥系统平台需建立各类技术标准和规范，对已有的技术标准和规范做进一步补充和完善，逐步建立起完整的技术规范，建设的内容分为两部分：一是明确可以遵循执行的国家和行业标准规范;二是制定或完善系统平台建设中应用的标准规范，包括：前端设备标准、基础网络标准、信息资源标准、应用支撑标准、应用标准、安全标准、管理标准等。

2.4.2 数据管理需求

基本信息需求主要包括：各监控点产生视频流、视频平台存储、智能识别分析后的数据信息、平台联推送的视频、预警告警信息、数据分析平台进行数据清洗、数据分析;平台视频解码、数据呈现显示控制。

3 设计与实现

3.1 设计思路

以油气田治安管理、安保防恐、生产保卫等综合治理工作内容为核心，搭建油气安保指挥系统平台，包含指挥调度和信息管理两个子系统，充分利用已建数字化系统涉及安保防范的前端设施，集成融合关键区域安防视频监控、周界入侵报警、出人口智能控制、语音预警告警、远程指挥调度等系统应用，发挥各系统间整体联动优势，实现集中监控、多级应用、联动报警、快速响应、统一指挥和联合行动。

1）终端采集层：包括数据采集智能设备设施，如高清视频摄像机、基于振动光纤的电子围栏、人脸识别设备、语音对讲及扩呼设备、车牌识别设备、视频会议设备、无人机、移动指挥车、单兵智能终端等;

2）统一云平台：系统部署在长庆油田驻地云平台，使用配套的云资源，包括服务器、CPU、存储、网络、操作系统、数据库，以及用于云服务、支持微服务架构的云管平台等;

3）数据层：基于长庆油田的区域数据湖，构建油气智能安保指挥系统数据池。包括实时数据库、业务主数据库、应用数据库、大数据仓库等内容，建设重点涵盖数据采集、数据管理、数据人湖、数据治理、安保防恐大数据仓库建设等;

4）服务层：与安保防恐业务相关的基础服务包括：人脸识别服务、车牌识别服务、音视频服务、大数据分析服务、认知计算模型服务、统一身份认证服务、报表服务、GIS地理服务等。与安保防恐指挥系统的专项服务能力和服务中台包括：智能调度、警情联动、智能预警、智能报警、智能预测分析、跨区协同、地理分布、黑白名单、智能预案和智能布控等。这些服务中台能力是安保业务的核心驱动引擎;

5）应用层：基于微服务架构，在数据湖和服务中台上构建业务自治、体量恰当、按需配置、快速迭代的微服务集合，并组成松耦合的业务集。业务集包括用于实时调度指挥的智能运行指挥平台、智能决策管控平台和安保指挥中心。

3.2 指揮调度子系统方案设计

指挥调度子系统包括安保视频智能监控、周界入侵联动报警、出人口智能监控、语音预警，/语音报警、车牌人脸识别、远程指挥调度等功能模块，实现指挥调度远程可视化与现场联动的效果。

3.2.1 安保智能视频监控模块

以地理信息系统（ GIS）为基础，以区域视频监控为核心，融合现有视频监控系统、一键报警系统等安保防恐技防设施，结合安保防恐视频监控工作需求，开发视频智能分析筛选程序，能够信息查询、车辆轨迹追踪、报警联动处置、数据信息展示。实现异常视频弹出及时发现并动态追踪监控目标或区域，避免人工长期观察造成的监控疲劳和预警滞后，提升监控防范环节的简洁化、规范化管理和精准化。

3.2.2 周界入侵报警联动模块

实时监控布设在围界的传感器，在系统平台实现指令控制。控制警告的开启、关闭以及现场复位。当收到传感器的报警数据后，系统自动进行综合判断，判断入侵情况并提示巡逻值守人员进行处理，同时提供现场视频图像进行复核。前端探测设备与视频监控等联动，准确、及时报告入侵异常事件，及时定位目标并向系统平台发出报警，自动记录报警时间、位置、视频、图像等信息，满足重点部位对报警单独或协同处置的要求。

3.2.3 出入口智能控制模块

通过网络将已安装的出人口门禁管理系统集成到指挥调度系统平台，与系统中人员信息库进行关联，建立自动对比判断机制，并实现设备远程控制功能。当出入口控制系统发生任何报警事件时，安保管理人员能即刻对手动调用或者按既定策略自动弹出的相对应实时视频进行复核，根据内外部人员身份识别等不同的事件要素对现场进行控制。

3.2.4 语音预警报警模块

关联现场已安装的播放设备，利用网络进行远程语音传输，并实现语音触发播放功能，通过触发条件自动播放警告信息。结合自动感应设备，对进入安防区域的人员、车辆进行自动语音预警，提醒出入人员注意安全事项，对安防现场进行远程语音广播喊话，并向安保管理人员推送报警信息，以语音预警告警的方式取代传统的人工喊话值守，提高常驻安保人员的工作效率。

3.2.5 车牌人脸识别模块

利用机器视觉和算法模型，实现对重点部位的人脸、车牌准确识别，自动发现和识别异常人员和车辆。利用长庆油田人脸库、车牌库，可以精确识别出非油区工作人员和非油区车辆，实现非法闯人预警报警。

3.2.6 远程指挥调度模块

利用网络呈现远端现场，跨地域的指挥调度现场公安保卫力量，通过视频、语音、文字、数据等信息综合的指挥手段与现场人员进行通讯，开展视频调度及语音调度，指挥调度各种复杂环境下的现场业务，远程进行单点与多点互联互动，多组与多级指挥，将不同地域的安防指挥与处置变成有机整体，实现“一点突发、多点联动”应急处突格局。同时配套和集成车载移动指挥、移动智能单兵、无人机等终端需求设备，将现场图像信息、视频画面、语音通话、轨迹定位等快速回传和应用到指挥现场，实时远程可视化指挥，提高对突发事件的反应速度和处理效率。

3.3 信息管理系统方案设计

基于长庆油田数据湖和主数据建设，配套建设完善的安保数据、档案资料数据库，对各类安保人员信息、物防设施、技防设施、应急装备配置等信息全面记录;对各类业务资料报表、案（事）件统计进行填报，系统自动分析、生成趋势曲线，进行资料云存储、数据云分析，减轻资料上报工作强度;建立重点工作督办机制，实现各类业务全面跟踪与管理，利用大数据技术对各类不法活动、危害活动进行统计分析.识别地理分布特征、时间分布特征、活动规律等，分析安保漏洞，提前进行预防，实现治安反恐防范管理过程信息化。

3.3.1 安保主数据管理模块

基于长庆油田统一数据库的主数据技术，对安保相关的各类主数据进行统一管理。包括场站主数据、井站道路主数据、人员主数据、地理数据、车辆主数据、物资装备主数据等。形成数据引用、参照的标准，为后续的数据采集、数据治理夯实基础。

3.3.2 数据台账管理模块

建立安保防恐档案资料信息数据库，结合现场自动采集数据与人工录入数据，实现资料档案的数据电子存储，随时随地查询分析和共享使用，日常工作在线部署、丁作任务反馈、重点工作督办督查，能够实现PC电脑端和手机移动终端同步登录。

3.3.3 业务流程管理模块

实现业务全流程、全链条管理，通过流程设计、自动化运作、业务数据表单化、表单采集移动化等手段，实现理顺业务运作、工作协同、数据沉淀、过程监控、考核评价等。

3.3.4 重点工作督办模块

以油区治安反恐防范年度工作目标、绩效考核任务、重点工作任务为主进行跟踪、监督，实现对各任务目标的进展进行督办、催办和审核。尤其是针对任务周期长、阶段较多的任务，建立常态化的督办机制。

3.3.5 预案和布控管理模块

预案和布控管理主要是预案管理、预案演练、处突指挥和智能布控。对油气区不法活动和潜在风险制定预案，通过全局预案的制定和演练，结合视频、周界、联动报警等，做到第一时间了解和掌握现场动态，迅速做出反应，提高应急处突效率。

3.3.6 视频集成管理模块

将安保防恐各类视频数据进行集成，包括重点部位监控点产生视频流、智能识别分析后的数据信息、平台联推送的视频/预警告警信息等。通过视频集成技术实现统一平台存储、多路切换、视频画面共享、视频智能自动化分析、关键帧自动截取和分析推送等。

3.3.7 安保队伍管理模块

对内部安保队伍进行精细化管理，结合长庆油田员工智能服务平台，实现安保队伍人事档案、人脸库、考勤、薪酬的统一管理。利用人脸识别，可以对安保人员的身份及档案进行快速认证，消除安全隐患。利用人证识别等技术，可以对现役及新人职的安保人员进行摸底，查询其前科案底，保障安保队伍的整体素质。

3.3.8 社会化队伍管理模块

外包队伍管理包括外包人员基本信息、基于人脸库的认证管理、外包单位及人员评价和准人等。利用信息化手段，对外包队伍进行严格有序的管理。

3.3.9 安保大数据管理模块

通过安保大数据建设，从各类数据信息中（监控数据、周界数据、门禁道路、报警预警、突发事件和人工上报）发掘数据规律，从而为决策优化提供依据。

3.4 配套终端及组网方案设计

油气安保指挥系统平台与终端设备进行集成互联，形成完整的远程调度指挥网络体系。考虑到部分区域应急指挥现场网络条件差，不具备移动设备的图像传输条件时，应急指挥车可搭无线专网图传系统。无线专网为移动终端到指挥车之间建立可靠的高带宽网絡，实现现场的应急指挥。在需要与安保指挥中心系统平台连线时可通过卫星网络建立连接。用于支持移动终端的部分，利用VPN以支持来自外网的访问，平台采用基于勘探开发梦想云的微服务架构。

4 预期效果

4.1 实现油气田保卫工作的集中一体化管控

建设油气田安保指挥系统平台，及时掌握区域治安环境动态、重点目标防范及综合治理等情况，为油气田治安管理和安保防恐提供精准科学的决策依据。

4.2 实现油气田保卫管理模式向现代化转变

对油气区生产，输油管线、车辆运行、人员值守、关键路卡、重点部位等安防设施进行全面实时监控、预警报警和远程指挥，对油田区域应急突发事件能够快速响应、及时处置和有效取证，实现油田治安防范管理从传统管理模式向数字化、智能化的新模式转变。

4.3 实现油气田保卫业务管理过程信息化

优化整合现有业务资源，对人员管理、资料报表、业务流程、指标考核、工作动态、数据分析等内容进行分级分类，建立统一数据信息库，进一步理顺工作流程、程序及岗位职责，实现保卫业务管理过程的信息化。

参考文献：

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