何訓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(shí)現技術(shù)架構

依托管道周邊的鐵塔基建資源，采用現代化監控傳感器，利用人工智能技術(shù)對管道周邊出現的各種車(chē)輛、行人等和偷盜原油、建筑施工場(chǎng)景的相關(guān)因素進(jìn)行解析，同時(shí)接入大數據算法對人工智能解析之后數據進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，對危害管道高后果區安全的各種場(chǎng)景進(jìn)行智能監測，保護方案技術(shù)架構如圖 1所示。

2 實(shí)現功能架構

功能架構由數據采集層、網(wǎng)絡(luò )傳輸層、數據服務(wù)層、數據應用層和訪(fǎng)問(wèn)層組成，功能架構如圖 2所示。

（1）數據采集層：負責現場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻數據及IPC預置位等數據信息的采集，為油氣管線(xiàn)安全監控平臺提供原始信號源；采集數據信息包括實(shí)時(shí)視頻、預置位信息數據及其他信息數據。

（2）網(wǎng)絡(luò )傳輸層：視頻監控信息承載在由運營(yíng)商所提供的互聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)上，互聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)提供統一的、基于IP的網(wǎng)絡(luò )承載平臺，為視頻監控數據傳輸、存儲與處理提供可靠的網(wǎng)絡(luò )保障。

（3）數據服務(wù)層：由設備接入、存儲轉發(fā)及外部接口等模塊組成。

（4）數據應用層：包括實(shí)時(shí)監控、預警處理、系統管理及應用擴展功能。

（5）訪(fǎng)問(wèn)層：包括客戶(hù)端顯示（B/S）及手機公眾號推送。

3 通信網(wǎng)絡(luò )設計

基于鐵塔資源實(shí)時(shí)監視系統以通信鐵塔為主要承載平臺，實(shí)現指定區域內油氣管線(xiàn)資源監測全覆蓋，通過(guò)統一的數據中心，為油氣管道監測各業(yè)務(wù)終端、指控終端以及執法智能終端提供信息服務(wù)與數據支持，是油氣管線(xiàn)高點(diǎn)監視系統的主要數據與信息流程�；ヂ�(lián)網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)組成攝像頭的通信網(wǎng)絡(luò )是實(shí)現油氣管道監視系統中所有攝像頭設備和信息系統等基礎設施的互聯(lián)互通，實(shí)現數據與信息的實(shí)時(shí)、安全、有效的交互，實(shí)現內部程序、指令、計算、存儲交換等過(guò)程的高效運行，實(shí)現各類(lèi)終端的訪(fǎng)問(wèn)與控制。因此，通信網(wǎng)絡(luò )是保障實(shí)時(shí)油氣管道監視系統正常運作的基礎。

4 大數據應用設計

為達到油氣管線(xiàn)信息數據高效利用和功能服務(wù)目標，利用云GIS技術(shù)最大限度的將空間數據與業(yè)務(wù)數據，以及歷史及時(shí)態(tài)數據相互結合，提高工作人員利用數據頻率和效率，增加油氣管線(xiàn)及周邊數據的自身價(jià)值。利用通信塔網(wǎng)的無(wú)縫覆蓋的特點(diǎn)，以通信塔網(wǎng)為基礎形成的塔上多功能球機感知系統和塔下綜合電子傳感網(wǎng)絡(luò )系統能夠對以鐵塔為中心的方圓1 km范圍內的油氣管線(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控�；�于塔網(wǎng)的綜合電子傳 感器感知網(wǎng)絡(luò )能夠定點(diǎn)提供反映油氣管線(xiàn)及周邊實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的視頻/圖像。

5 基于大數據的智能化技術(shù)

根據油企管線(xiàn)安全監控業(yè)務(wù)需求，大數據處理系統自動(dòng)形成系統規劃，將業(yè)務(wù)所需的態(tài)勢信息及時(shí)準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)習的目標特征提取與分類(lèi)技術(shù)的基礎上，用大數據技術(shù)綜合基準數據和歷史數據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行為判讀結果，更完備的目標行為模板庫，及時(shí)準確地對疑似違法活動(dòng)進(jìn)行告警，可以解決油氣管道安全監督執法部門(mén)對違法行為“發(fā)現難”的問(wèn)題，從而提升執法部門(mén)的執法能力，促進(jìn)安全監管部門(mén)形成新的管理、治理方式方法。

6 智能信息處理技術(shù)

隨著(zhù)人工智能和機器學(xué)習技術(shù)的發(fā)展，當前基于實(shí)時(shí)視頻/圖像的智能應用已經(jīng)得到比較全面的發(fā)展，為油氣管線(xiàn)安全監控系統的智能化設計提供了大量的研究基礎；從降低安全監控人員體力支出、減少因疲勞等主觀(guān)因素干擾導致的漏報等問(wèn)題出發(fā)，進(jìn)行的系統智能化的設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(xiàn)安全監控系統的智能化設計，既是油氣企業(yè)對管線(xiàn)安全監控的現實(shí)需求，也是技術(shù)積累發(fā)展的必然結果。同時(shí)，針對油氣管線(xiàn)及周邊的幾種典型活動(dòng)智能監視的需要，逐一對每一個(gè)監視活動(dòng)和監視對象以及監視手段進(jìn)行分析。

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

（2）采油車(chē)輛監測。車(chē)輛的監測和車(chē)型的分類(lèi)識別，對于在管線(xiàn)周邊一定范圍內停駐時(shí)長(cháng)情景進(jìn)行監測識別，判斷為可疑情況時(shí)，推送告警消息。

（3）高后果區監測。對出現在高后果區范圍內的各類(lèi)建筑活動(dòng)，如卡車(chē)、挖掘機、鏟車(chē)等作業(yè)行為進(jìn)行識別分析，判斷為可疑情況時(shí)，推送告警消息。

（4）密集遮擋區監測。在樹(shù)林茂密的監測區域，如有人影晃動(dòng)、人工勘測地形、人工作業(yè)等行為，監測到動(dòng)態(tài)目標并判斷為可疑情況時(shí)，推送告警消息。

7 數據擴展集成服務(wù)

系統提供了基于安全認證的第三方數據擴展、集成服務(wù)，通過(guò)采用REST風(fēng)格的設計，系統可以提供針對不同語(yǔ)言的應用服務(wù)進(jìn)行數據接口獲取服務(wù)，可以根據需求提供數據信息，數據信息將通過(guò)標準的JSON格式進(jìn)行返回。通過(guò)采用主流的標準協(xié)議，系統可以對現有的業(yè)務(wù)系統（智能管道檢測、微信等）進(jìn)行良好的數據集成。

8 應用情況及效果

中石化天津某段管線(xiàn)智慧監控，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)的監控覆蓋效果的前提下，選取該管線(xiàn)周邊鐵塔站點(diǎn)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(xiàn)周邊出現的各種車(chē)輛、行人等和偷盜原油場(chǎng)景的相關(guān)因素進(jìn)行解析，同時(shí)接入大數據算法對人工智能解析之后數據進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，對危害油氣管線(xiàn)安全的各種場(chǎng)景進(jìn)行智能監測。經(jīng)過(guò)實(shí)際應用，可以實(shí)現白天夜晚激光告警，夜晚熱成像雙光譜告警，尤其是在茂密的樹(shù)林中也能很好地識別動(dòng)目標，針對不同的應用場(chǎng)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(shí)現24小時(shí)不間斷的對管道進(jìn)行全天時(shí)、全天候、高效率的保護。同時(shí)基于人工智能深度學(xué)習算法，能夠分辨出人員和10余種車(chē)輛類(lèi)型。

作者：何訓，博士，中國鐵塔有限責任公司行業(yè)營(yíng)銷(xiāo)總監。