何訓(xùn)1 常印2

1.中國鐵塔股份有限公司； 2.中國鐵塔股份有限公司天津分公司

1 實現(xiàn)技術(shù)架構(gòu)

依托管道周邊的鐵塔基建資源，采用現(xiàn)代化監(jiān)控傳感器，利用人工智能技術(shù)對管道周邊出現(xiàn)的各種車輛、行人等和偷盜原油、建筑施工場景的相關(guān)因素進(jìn)行解析，同時接入大數(shù)據(jù)算法對人工智能解析之后數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析，對危害管道高后果區(qū)安全的各種場景進(jìn)行智能監(jiān)測，保護(hù)方案技術(shù)架構(gòu)如圖 1所示。

2 實現(xiàn)功能架構(gòu)

功能架構(gòu)由數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層和訪問層組成，功能架構(gòu)如圖 2所示。

（1）數(shù)據(jù)采集層：負(fù)責(zé)現(xiàn)場實時視頻數(shù)據(jù)及IPC預(yù)置位等數(shù)據(jù)信息的采集，為油氣管線安全監(jiān)控平臺提供原始信號源；采集數(shù)據(jù)信息包括實時視頻、預(yù)置位信息數(shù)據(jù)及其他信息數(shù)據(jù)。

（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：視頻監(jiān)控信息承載在由運營商所提供的互聯(lián)網(wǎng)專線上，互聯(lián)網(wǎng)專線提供統(tǒng)一的、基于IP的網(wǎng)絡(luò)承載平臺，為視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸、存儲與處理提供可靠的網(wǎng)絡(luò)保障。

（3）數(shù)據(jù)服務(wù)層：由設(shè)備接入、存儲轉(zhuǎn)發(fā)及外部接口等模塊組成。

（4）數(shù)據(jù)應(yīng)用層：包括實時監(jiān)控、預(yù)警處理、系統(tǒng)管理及應(yīng)用擴展功能。

（5）訪問層：包括客戶端顯示（B/S）及手機公眾號推送。

3 通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

基于鐵塔資源實時監(jiān)視系統(tǒng)以通信鐵塔為主要承載平臺，實現(xiàn)指定區(qū)域內(nèi)油氣管線資源監(jiān)測全覆蓋，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，為油氣管道監(jiān)測各業(yè)務(wù)終端、指控終端以及執(zhí)法智能終端提供信息服務(wù)與數(shù)據(jù)支持，是油氣管線高點監(jiān)視系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)與信息流程。互聯(lián)網(wǎng)專線組成攝像頭的通信網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)油氣管道監(jiān)視系統(tǒng)中所有攝像頭設(shè)備和信息系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施的互聯(lián)互通，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與信息的實時、安全、有效的交互，實現(xiàn)內(nèi)部程序、指令、計算、存儲交換等過程的高效運行，實現(xiàn)各類終端的訪問與控制。因此，通信網(wǎng)絡(luò)是保障實時油氣管道監(jiān)視系統(tǒng)正常運作的基礎(chǔ)。

4 大數(shù)據(jù)應(yīng)用設(shè)計

為達(dá)到油氣管線信息數(shù)據(jù)高效利用和功能服務(wù)目標(biāo)，利用云GIS技術(shù)最大限度的將空間數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，以及歷史及時態(tài)數(shù)據(jù)相互結(jié)合，提高工作人員利用數(shù)據(jù)頻率和效率，增加油氣管線及周邊數(shù)據(jù)的自身價值。利用通信塔網(wǎng)的無縫覆蓋的特點，以通信塔網(wǎng)為基礎(chǔ)形成的塔上多功能球機感知系統(tǒng)和塔下綜合電子傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠?qū)σ澡F塔為中心的方圓1 km范圍內(nèi)的油氣管線進(jìn)行實時監(jiān)控。基于塔網(wǎng)的綜合電子傳 感器感知網(wǎng)絡(luò)能夠定點提供反映油氣管線及周邊實時動態(tài)的視頻/圖像。

5 基于大數(shù)據(jù)的智能化技術(shù)

根據(jù)油企管線安全監(jiān)控業(yè)務(wù)需求，大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動形成系統(tǒng)規(guī)劃，將業(yè)務(wù)所需的態(tài)勢信息及時準(zhǔn)確地回傳至指揮中心。在智能視頻分析、行為模式識別和基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)特征提取與分類技術(shù)的基礎(chǔ)上，用大數(shù)據(jù)技術(shù)綜合基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)完成對疑似違法行為的交叉信息驗證，從而形成更精確的目標(biāo)行為判讀結(jié)果，更完備的目標(biāo)行為模板庫，及時準(zhǔn)確地對疑似違法活動進(jìn)行告警，可以解決油氣管道安全監(jiān)督執(zhí)法部門對違法行為“發(fā)現(xiàn)難”的問題，從而提升執(zhí)法部門的執(zhí)法能力，促進(jìn)安全監(jiān)管部門形成新的管理、治理方式方法。

6 智能信息處理技術(shù)

隨著人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前基于實時視頻/圖像的智能應(yīng)用已經(jīng)得到比較全面的發(fā)展，為油氣管線安全監(jiān)控系統(tǒng)的智能化設(shè)計提供了大量的研究基礎(chǔ)；從降低安全監(jiān)控人員體力支出、減少因疲勞等主觀因素干擾導(dǎo)致的漏報等問題出發(fā)，進(jìn)行的系統(tǒng)智能化的設(shè)計還具備如下四方面的優(yōu)勢，即降低通信網(wǎng)絡(luò)壓力、降低存儲模塊壓力、降低后臺計算中心運算壓力以及降低運維費用。因此，油氣管線安全監(jiān)控系統(tǒng)的智能化設(shè)計，既是油氣企業(yè)對管線安全監(jiān)控的現(xiàn)實需求，也是技術(shù)積累發(fā)展的必然結(jié)果。同時，針對油氣管線及周邊的幾種典型活動智能監(jiān)視的需要，逐一對每一個監(jiān)視活動和監(jiān)視對象以及監(jiān)視手段進(jìn)行分析。

（1）打孔盜油監(jiān)測。行人監(jiān)測及行為分析，對于在管線地埋位置周邊停駐、徘徊時長的行人進(jìn)行檢測識別分析，判斷為可疑情況時，推送告警消息。

（2）采油車輛監(jiān)測。車輛的監(jiān)測和車型的分類識別，對于在管線周邊一定范圍內(nèi)停駐時長情景進(jìn)行監(jiān)測識別，判斷為可疑情況時，推送告警消息。

（3）高后果區(qū)監(jiān)測。對出現(xiàn)在高后果區(qū)范圍內(nèi)的各類建筑活動，如卡車、挖掘機、鏟車等作業(yè)行為進(jìn)行識別分析，判斷為可疑情況時，推送告警消息。

（4）密集遮擋區(qū)監(jiān)測。在樹林茂密的監(jiān)測區(qū)域，如有人影晃動、人工勘測地形、人工作業(yè)等行為，監(jiān)測到動態(tài)目標(biāo)并判斷為可疑情況時，推送告警消息。

7 數(shù)據(jù)擴展集成服務(wù)

系統(tǒng)提供了基于安全認(rèn)證的第三方數(shù)據(jù)擴展、集成服務(wù)，通過采用REST風(fēng)格的設(shè)計，系統(tǒng)可以提供針對不同語言的應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)接口獲取服務(wù)，可以根據(jù)需求提供數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)信息將通過標(biāo)準(zhǔn)的JSON格式進(jìn)行返回。通過采用主流的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，系統(tǒng)可以對現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)（智能管道檢測、微信等）進(jìn)行良好的數(shù)據(jù)集成。

8 應(yīng)用情況及效果

中石化天津某段管線智慧監(jiān)控，是中國鐵塔公司天津分公司與中國石化管道儲運有限公司合作，在確保最優(yōu)的監(jiān)控覆蓋效果的前提下，選取該管線周邊鐵塔站點22座、激光夜視攝像機12處、紅外熱成像攝像機10處，利用人工智能技術(shù)對管線周邊出現(xiàn)的各種車輛、行人等和偷盜原油場景的相關(guān)因素進(jìn)行解析，同時接入大數(shù)據(jù)算法對人工智能解析之后數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析，對危害油氣管線安全的各種場景進(jìn)行智能監(jiān)測。經(jīng)過實際應(yīng)用，可以實現(xiàn)白天夜晚激光告警，夜晚熱成像雙光譜告警，尤其是在茂密的樹林中也能很好地識別動目標(biāo)，針對不同的應(yīng)用場景，包括雨天、霧霾天、大風(fēng)天等特殊天氣都可以進(jìn)行告警，從而實現(xiàn)24小時不間斷的對管道進(jìn)行全天時、全天候、高效率的保護(hù)。同時基于人工智能深度學(xué)習(xí)算法，能夠分辨出人員和10余種車輛類型。

作者：何訓(xùn)，博士，中國鐵塔有限責(zé)任公司行業(yè)營銷總監(jiān)。