基于智能视频集成技术的多维度天然气电厂监控平台设计与实现

黄志彬

（中海油信息科技有限公司，广东 深圳 518000）

0 引言

当前，天然气电厂视频监控系统管理平台的构建多以传统模拟化或数字信息化为核心[1]，不仅导致智能安全、视频遥信信息以及自动化视频动态监测的统一管理和深度融合效果差，而且对新形势下天然气电厂的安全生产运维、信息交互共享造成严重障碍[2]。针对这些问题，本文在已有的视频监控模式基础上，以互联网信息技术为依据，提出并构建一种分层式智能化视频监测集成控制平台[3]，在实现智能安全化、信息动态可视化、预警联动以及智能无人巡查控制的同时，完成天然气电厂设备安全运维、环保绿色管理的总体智能视频集成监管的目标。

1 多维度智能视频集成平台设计思想和系统组成

1.1 设计原理

为实现天然气电厂视频监控智能化、动态化以及信息交互联动的一体式集成目标，本文在设计中采取GPRS 定位调度、数字信息集成对讲以及集视频数据采集、分析、存储等为一体的智能视频信息系统构建分层式视频集成服务平台。通过应用视频监控平台，及时发现安全隐患，并以对应传感器精准定位，网络终端即时传输信息，通过数字信息集成对讲层实现预警服务，进而在最短时间内处理安全隐患事故[4]。

1.2 多维度智能视频集成技术平台特征优势

由于多维度智能视频平台在建设中将视频监控信息采集、分析、存储、精准定位、预警服务等应用功能以关联管理形式统一相连，因此该集成平台在运行中具备以下几点特征优势：

（1）修正视频控制命令和编译解码，优化智能视频监控平台、预警服务通信接口以及定位连接复杂性；

（2）以多维度平台节点实现不同层级系统的命令控制，并统一转发给智能视频平台管理中心，完成统一、高效的工作操作；

（3）多维度技术满足了视频监控过程中多级平台需求，简化了统一操作难度，降低了平台系统复杂性；

（4）单一维度层级编码程序便捷，资源有效利用率和视频资源扩展高效，引进多维度技术后，平台的功能、等级、稳定性更为出色。

1.3 集成技术平台总体架构分析

本文基于多维度智能视频集成技术原理和特征优势，为科学地运维天然气电厂层级功能，对各层级功能特征属性展开分析，结果如图1 所示。由图1 可知，当分层式各视频功能共建共享后，各层级充分发挥自身功能特征，实现多维度智能视频集成技术监控、预警平台一体化服务。

图1 多维度智能视频集成层级架构

2 多维度智能视频集成技术平台分析

2.1 平台运维过程

多维度智能视频集成设计采用计算机互联网为平台管理中心，以智能视频监控各个特征功能层级为主体，集成监控定位维度、单频预警服务维度构建一体联动式天然气电厂智能服务平台。平台在运营过程中主要有以下关键进程：

（1）以多维度层级自动监控天然气电厂背景情况，并通过视频信息进行呈现；

（2）根据信息特征变化和视频监测追踪目标阈值规则实现预判活动；

（3）当视频监控发现问题，各层级相互配合，形成视频监控主体数据获取、存储、分析，传感器系统精准定位和预警提示过程。

2.2 智能视频集成技术平台特征功能

表1 为不同维度下智能视频各层级软/硬件功能配置特征描述表。分析表1 可知，硬件功能以屏幕显示、设备管理及参数管理为主，其中，屏幕显示功能展示特征信息对比分析后的数据信息，以便服务管理人员决策；参数管理以接口参数、监控识别参数、算法和服务基础参数为主，参数智能化管理，使管理人员能够及时针对视频监控镜头实现变焦处理，同时以参数调节主机实现各平台的资源切换。

表1 不同层级功能配置分析

2.3 视频特征异常目标检测

实现天然气电厂多维度视频监控最关键的目标是保证厂内生产安全、人员安全以及设备安全[5]。在此基础上，本文通过移动触发器（T）和稳定性尺度（S）特征指标进行检测分析，如式（1）、式（2）所示。

视频检测中，前一帧像素变化特征与当前帧像素特征绝对值分析：

式中：T表示兴趣点t的两帧间移动触发，Ay表示特征像素强度值，A(y-x)表示一定时刻内当前帧与前一帧的实际差值，max 表示最大绝对数值。

通过式（1）的逐帧检测方式，能及时获取监控单元内视频信息的特征属性。若出现特征值紊乱现象，则通过平台特征数据分析后，及时监管，降低防护安全隐患。

稳定性尺寸从t时到当前时间的强度分布的方差为：

式中：k表示帧数；S表示稳定性尺度。

通过式（2）强度分布方差衡量视频异常特征数据的离散程度，以获取数据波动特征，保证智能视频监控的高效率和精准度等级。

3 多维度智能视频集成技术平台测试与实现

3.1 不同维度功能测试分析

为检验多维度智能视频集成平台的运行效率和安全性，本文分析不同维度功能目标特征实际运行规律对比一体式联动的变化。结果表明，当处于单维度时，天然气电厂智能视频监测不同维度层均能对不同区域内的视频信息特征进行分析，实现区域安全监测；但当发生设备、操作系统等安全隐患时，单维度系统层未能精准定位、准时分析和提示预警。相比较而言，多维度功能协同运行时，实现了智能视频监控信息的上下传达，提升了工作效率的同时，保障了天然气电厂业内生产安全。

3.2 平台主体功能测试分析

在多维度功能基础上，通过具象化分析智能视频监控主体功能应用，提升主体功能系统安全性和稳定性。本文通过行为监控、屏幕监控、多屏显示、离线识别以及在线识别进行特征测试分析，结果表明，当测试单一屏幕在线监控时，功能运行稳定，能实现区域高质量画面处理；测试多屏显示时，调度多个摄像头控制测试不同区域画面控制，各区域监控均能及时汇报给主机，实现及时、准确的数据信息传输。

3.3 智能视频分析平台功能及应用实现

本文以多维度体系（主体视频监控层、GPRS定位调度层、数字信息对讲层）实现了一键式控制的多尺度天然气电厂智能视频监控管理服务平台系统。该平台通过定位、信息即时传输以及监控视频画面特征分析实现了对视频序列目标的动态监测管理。例如，当进行电厂生产设备动态监测时，通过服务平台类别划分区域和设备信息分类信息，通过多维度定位功能，实现传感器、监测视频的统一调度，最终实现电厂生产设备信息动态的即时单一屏幕显示、持续特征检测分析以及即时预警服务功能。

4 结语

本文结合天然气电厂视频监控需求和多维度集成技术特征优势，提出了一种集主体视频数据信息采集、分析、GPRS 定位调度以及数据层对讲服务于一体的联动式多维尺度视频监控管理平台。该平台能有效实现包括数据分析、采集、存储、分布式管理、定位调度、信息安全传输、监测预警提示的智能视频监控管理、安全隐患排查任务；同时以像素异常目标检测法获取特征强度分布特征，实现了平台信息视频查看、入侵安全隐患管理等功能。