一种基于雾计算的油气站场安全组合监测系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于雾计算的油气站场安全组合监测系统与方法，主要由视频/红外监控模块、红外对射模块、人脸识别模块、巡检机器人和雾计算系统组成。所述视频/红外监控模块包括多个视频摄像头和红外摄像头，采集站场内外视频/红外数据。红外对射模块安装在围墙上监测入侵行为，人脸识别模块安装在站场大门以识别进出站场人员信息。巡检机器人有摄像头、可燃气体器和磁传感器，地面铺设钢条，在磁传感器导航下按钢条路线巡查。雾计算系统通过WIFI双向通信链路连接并控制传感器，多种手段对异常事件及时响应，将异常事件上传至远程控制计算机。本发明专利技术专利联合了各种互相割裂的站场安全监测手段，减少了油气站场安全监测数据的传输量和响应时间。输量和响应时间。输量和响应时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于雾计算的油气站场安全组合监测系统与方法


[0001]本专利技术专利涉及油气站场安全监测领域，具体涉及一种基于雾计算的油气站场安全组合监测系统与方法。

技术介绍

[0002]随着油气管道站场逐步向自动化与无人化发展，油气站场需要越来越多的安全监测手段和更合理的监测方法。油气站场的安全威胁有多种形式，包括人为入侵、第三方施工破坏、油气泄漏逸散和工况参数变化等，站场的安全威胁类型多样化和复杂化要求站场安全监测手段也要专业化和智能化，同时要求各种监测手段能互相协调。目前油气站场安全还主要依靠人工定期和不定期巡视检查和重点区域视频监控，监控视频一般是人工观看识别，需要较多的人力成本，同时各种监测手段存在互相割裂、监测数据传输量大、监测数据价值密度低和异常事件响应时间长等问题。近年来雾计算和物联网技术在传感器连接、数据传输和自动控制方面都有了巨大的进步，油气田技术人员也开始探索将雾计算用于生产实际中，包括抽油机的实时本地控制和管道高温部件的可预测性维护。但还没有将雾计算应用于油气站场安全监测的案例，也没有提出相关的专利技术专利。

技术实现思路

[0003]本专利技术专利目的是解决站场安全威胁多样化和复杂化情况下各类安全监测手段存在的互相独立、上传数据量大、数据价值密度低和响应时间长等问题，从而减轻远程控制计算机和传输系统的工作量，提高站场安全管理的水平。
[0004]本专利技术专利所采用的技术方案是：
[0005]本专利技术专利一种基于雾计算的油气站场安全组合监测系统与方法，为达到上述目的，提出了用于监控站场内外实时画面的视频/红外监控模块、红外对射模块、人脸识别模块、巡检机器人和雾计算系统。视频/红外监控模块采用多个防爆定向枪型摄像机、防爆定向半球摄像机和防爆云台摄像机，其中防爆定向枪型摄像机安装在站场围墙处，防爆定向半球摄像机安装于围墙角落，防爆云台摄像机安装在站场内部，用于全方位监控站场情况，摄像机随着外部光线变化，在可见光摄像和红外摄像两种模式间切换，保证全天候监控。红外对射模块安装在油气站场围墙转角处，安装至少两层红外对射装置，保证全面监测围墙处的人为入侵。人脸识别模块安装在站场大门处，采用远程人脸识别方法，获取进出站场人员面部特征数据。巡检机器人由视频摄像头、可燃气体检测器、磁传感器和车体组成，在站场地面沿巡检路线铺设钢条，车体下方安装磁传感器，用于采集钢条产生的恒定磁场，保证巡检机器人只沿钢条运动，可燃气体检测器用于检测站场设备是否发生泄漏，视频摄像头用于从巡检机器人上采集站场内的视频数据。雾计算系统安装在站场的控制室内，由不间断电源、雾计算服务器、监控数据储存硬盘、WIFI双向通信仪组成。站场中各种传感器采集的数据实时上传至雾计算系统中，雾计算系统汇总视频/红外监控数据、红外对射数据、人脸识别数据和巡检机器人的视频监控和可燃气体浓度数据，雾计算服务器中的站场风险识
别模块对各类监测数据开展分析，对出现的异常事件及时响应。
[0006]本文还提出了一种基于雾计算的油气站场安全组合监测方法，所述油气站场安全组合监测方法包括采用视频/红外监控模块采集站场的视频数据，采用红外对射模块采集站场围墙的入侵数据，采用人脸识别模块识别进出站场人员面部特征数据，采用巡检机器人采集站场内的视频和可燃气体数据；将多种数据通过WIFI双向通信链路传输至站场内的雾计算系统中，雾计算系统统一分析多种数据并根据设定的数据范围识别异常事件；当数据出现异常时，雾计算系统同时控制各种监测手段，对异常位置进行联合监测；雾计算系统将异常数据上传至远程监控计算机，用于进行站场安全监测数据展示与报警。
[0007]S1：根据油气站场的设计和建设情况，绘制站场内设备和区域分布的平面布置图，并形成位置对照表；在雾计算服务器中安装综合监测软件，同时在远程控制计算机中安装客户端软件。S2：采用视频/红外监控模块采集站场内外各位置的视频/红外数据，摄像头通过站场电源直接供电，并通过WIFI双向通信链路将视频数据传输至雾计算系统中，雾计算服务器将视频监控数据保存在监控数据储存硬盘中三个月，但不上传至远程控制计算机，并覆盖保存时间超过三个月的视频数据；在雾计算服务器的综合监测软件中，将摄像头和位置对照表互相绑定，验证油气站场视频/红外监控模块的时空全覆盖性；综合监测软件中包含站场危险识别模块，可识别并将人员异常位置和人员异常行为标记为异常事件；在日志中保存异常事件的时间、地点和该时间段所有的监控视频，并立即向远程控制计算机报警；人员异常位置包括出现在站场外距围墙小于5米的区域、出现在站场围墙上方、出现在站场设备上方、出现在站场内禁止站立区域；人员异常行为包括未戴安全帽、未穿工作服、翻越围墙、人员倒地、人员聚集和使用手机等。
[0008]S3：采用红外对射模块采集站场围墙的人为入侵数据，红外对射模块通过站场电源供电，并通过WIFI双向通信链路上传至雾计算系统中，在雾计算服务器的综合监测软件中，通过位置对照表将每根红外对射光束与站场围墙位置对应，并验证红外对射模块对油气站场围墙的空间全覆盖性；如果红外对射光束被遮挡，综合监测软件将其标记为异常事件，记录异常事件发生的始末时间、位置和该时间段所有监控数据，并将异常事件上报至远程控制计算机。S4：采用人脸识别模块采集油气站场大门的进出人员面部特征数据，将数据上传至雾计算服务器中，雾计算服务器中有工作人员面部特征数据库，用于保存所有允许进出站场的工作人员面部特征数据；当采集的人脸数据与数据库匹配时，雾计算系统记录人员进出日志；当采集的人脸数据与数据库不匹配时，雾计算系统将其标记为异常事件，保存异常事件发生的始末时间、异常的面部数据及该时间段的所有监控数据，并及时将异常事件上报远程控制计算机。
[0009]S5：采用巡检机器人采集站场不同位置的视频数据和可燃气体浓度数据，巡检机器人采用内置锂电池供电，并可自动沿钢条路线返回站控室内充电，通过WIFI双向通信链路将巡检数据实时上传至雾计算系统中；当巡检过程中发现人员异常位置、人员异常行为或者可燃气体浓度超标，则标记为异常事件，并记录异常事件的始末时间、地点、监控视频和该时间段的可燃气体浓度等数据。
[0010]S6：雾计算系统安装在油气站场站控室内，包括不间断电源、雾计算服务器、监控数据储存硬盘、WIFI双向通信仪；雾计算服务器中运行综合监测软件，通过覆盖整个站场的WIFI信号连接油气站场各类传感器，接收传感器监测数据并下发控制指令，监控数据储存
硬盘保存采集的监控数据三个月。
[0011]S7：雾计算服务器安装有站场危险识别模块，对实时采集的各类数据进行识别和响应；当采集的数据出现人员异常位置、人员异常行为、可燃气体浓度超标、非许可人员进出和红外对射信号被阻挡等异常事件时，雾计算服务器根据位置对照表确定异常事件发生的具体位置；雾计算综合监测软件通过WIFI双向通信链路下发控制指令，采取的措施包括巡检机器人非计划紧急出动和防爆云台摄像机对异常位置固定视角实时监控；当异常事件消除后，综合监测软件控制各类监控手段恢复正常监控模式。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于雾计算的油气站场安全组合监测系统与方法，其特征在于：由视频/红外监控模块(1)、红外对射模块(2)、人脸识别模块(3)、巡检机器人(4)、雾计算系统(5)组成；所述视频/红外监控模块(1)安装在站场围墙上、围墙转角处和油气工艺区，视频/红外监控模块(1)可全面覆盖油气站场所有空间；所述红外对射模块(2)安装在油气站场围墙的四个角落，可全面覆盖油气站场所有围墙；所述人脸识别模块(3)用于采集站场进出人员的面部数据，安装在油气站场大门处；所述巡检机器人(4)用于沿固定路线采集站场内的视频和可燃气体浓度数据；所述雾计算系统(5)安装在站控室内，采集站场内各类传感器的数据，并识别数据中的异常事件。2.根据权利要求1所述的一种基于雾计算的油气站场安全组合监测系统与方法，其特征在于：油气站场内地面铺设钢条，巡检机器人(4)安装有视频监控模块、可燃气体检测器和磁传感器；站场内沿巡检机器人(4)的巡检路线在地面铺设了钢条，磁传感器安装在巡检机器人(4)的底部，用于采集钢条产生的恒定磁场并为巡检机器人(4)提供方向导航；当站场出现异常事件时，巡检机器人(4)非计划性紧急出动，并沿固定路线行进到与异常事件最接近的位置，对异常事件开展视频监控和可燃气体浓度探测。3.根据权利要求1所述的一种基于雾计算的油气站场安全组合监测系统与方法，其特征在于：雾计算系统(5)主要由雾计算服务器、监控数据储存硬盘、不间断电源和WIFI双向通信仪组成，雾计算服务器中运行综合监测软件，具备数据采集、异常事件识别、异常事件响应和数据上传等功能。4.根据权利要求1所述的一种基于雾计算的油气站场安全组合监测系统与方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：明确被监测站场的基本信息，包括平面布置图、施工图和工艺流程图等；在被监测站场站控室内安装雾计算系统(5)，在雾计算系统(5)的服务器中安装综合监测软件，以自动完成数据实时采集、分析、控制和上报等任务；综合监测软件中安装有站场风险识别模块，可根据单一传感器监测数据，判断是否出现异常事件及异常事件类型；S2：采用视频/红外监控模块(1)采集站场内外各位置的视频/红外监控数据，采用防爆定向枪型摄像机、防爆定向半球摄像机覆盖整个站场空间，同时在油气生产区域，安装可自动调整摄像头指向的防爆云台摄像机，站场采用WIFI双向通信链路将视频数据传输至站控室的雾计算系统(5)中；当出现人员异常位置(站场外距围墙小于5米、站场围墙上方、站场设备上方、站场内禁止站立区域)和异常行为(未戴安全帽、未穿工作服、翻越围墙、工作人员倒地、工...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建华，廖柯熹，何国玺，夏凤，李肖肖，王丽萍，杨云皓，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：