便攜式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)在長輸管道安防上的應用

宋家友++田枧平

摘 要：為提高油氣長輸管道保護和安防工作水平，及時發(fā)現(xiàn)并制止第三方在管道保護范圍內實施侵權、圍蔽、占壓及破壞等不安全作業(yè)行為，在現(xiàn)有無線視頻監(jiān)控技術的基礎上，研究、組裝便攜式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)并將其應用到管道周邊人為活動較為頻繁的廣東珠三角管道安防工作中，對于預防管道安全事故具有較強的現(xiàn)實意義。實證案例表明，便攜式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用，能較為明顯地增強管道保護的預警深度，降低管道巡護的用工成本，從而更為可靠地保障地下能源輸送管道的安全。

關鍵詞：便攜式；無線視頻；監(jiān)控系統(tǒng)；長輸管道；安防

運營在廣東珠三角地區(qū)的廣東大鵬公司440余公里高壓天然氣長輸管道保護的安全管理對象主要來自與管道存在相交相遇關系的施工第三方。該公司2012～2015年統(tǒng)一呼叫中心每年接到2000余起管道風險事件電話，其中的85%涉及到第三方在管道保護范圍內從事道路、軌道交通、電力電信、地下管網和工民建等項目建制下的施工活動或是重物堆放、挖塘清淤、搭建棚圈和深根植物種植等非項目作業(yè)活動，這些不安全行為時刻威脅著管道運行安全，非全天候人防巡護模式也凸顯了管道安防系統(tǒng)的脆弱性。

本文首先基于大鵬公司2012年～2015年管道保護第三方不安全行為產生的原因，分析無線視頻預警的必要性；其次，將有效預警、預控第三方不安全作業(yè)行為作為出發(fā)點，研究移動視頻監(jiān)控技術的現(xiàn)狀及改進、組裝便攜式無線移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可行性；最后通過真實案例，說明該項技防措施的應用效果和可推廣性。

1 預警不安全行為的必要性

1.1 不安全行為及其產生原因

管道第三方作業(yè)活動的不安全行為，是指與管道權屬企業(yè)沒有契約關系的第三方在管道保護控制或影響區(qū)域內實施的任何能直接或間接導致管道安全事故發(fā)生的行為，通常都是管道保護法律法規(guī)所禁止的生產生活方式。

管道第三方不安全行為產生的根本原因，一方面是因為行為人的安全意識淡薄，缺乏管道保護基本知識和作業(yè)風險感知能力，低估了危險發(fā)生的可能性或忽略了安全的重要性；另一方面是由于行為人做出了負面的能動反應且這些行為沒有受到約束、限制和懲罰，進而心存僥幸或“明知故犯”地去選擇不安全行為[1]。

1.2 預警不安全行為的必要性

從施工作業(yè)行政許可獲取的角度，第三方不安全行為可分為項目建制下的不安全行為和非項目建制下的不安全行為，由于它們各自呈現(xiàn)出不同的特點，因而對管道保護的預警和監(jiān)控也提出了不同的要求。

（1）項目建制下第三方不安全行為的防控要求。第三方項目實施階段，多變的第三方施工組織安排和作業(yè)隊伍的流動性，經常讓不安全行為預警和矯正的壓力落在管道企業(yè)現(xiàn)場監(jiān)護人員頭上，如果同一區(qū)段管道上的多個地點出現(xiàn)交叉作業(yè)，除非增加必要的看護人手，否則，不安全行為的現(xiàn)場監(jiān)控力度將大為降低。

（2）非項目建制下第三方不安全行為的防控要求。第三方作業(yè)行為人往往在不主動查清地下設施（包括燃氣管道設施）的情況下盲目施工，甚至經常出現(xiàn)行為人故意逃避管道巡護人員的監(jiān)管而在巡線間隙或非工作時間內（包括夜間）從事重物堆放、搭建棚圈以及其他建構筑物修建等違法違規(guī)行為，單靠管道企業(yè)巡護人員來排查此類靈活性和機動性極強的作業(yè)不安全行為，預警時效會明顯滯后。

為此，研究嘗試通過便攜式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安裝，來拓寬管道保護安全管理中第三方作業(yè)不安全行為的預警時段和范圍，既可以減輕項目建制下派遣到現(xiàn)場監(jiān)護第三方的管道保護人員的身心壓力，又可以全天候地監(jiān)控管道敏感區(qū)段內非項目建制下的第三方隨機性不安全行為，對優(yōu)化管道安防人力資源配置和管道保護工作的降本增效，具有很強的現(xiàn)實必要性。

2 預警不安全行為的可行性

當前，用于固定場所安防的視頻監(jiān)控技術逐漸趨向成熟。研究這一技術原理適合管道保護監(jiān)控地點的流動性并相應地對其安裝方式和系統(tǒng)組件進行改進與集成，將重點關注的第三方作業(yè)現(xiàn)場活動圖像實時傳輸?shù)焦艿辣Ｗo相關人員的智能手機終端，以降低管道現(xiàn)場巡線人員的預警強度、減少現(xiàn)場溝通協(xié)調的頻次、提高“一人多點”監(jiān)護工作效能、擴大第三方不安全行為預警覆蓋時段，來達到長輸管道持久安全運行的目的。

2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀及在長輸管道安防中應用的局限性

目前大多數(shù)城市的智能公共監(jiān)控系統(tǒng)都是基于前端采集后臺分析的模式。采用智能公共監(jiān)控系統(tǒng)來預警在役長輸管道第三方不安全行為具有局限性，原因有兩方面：一是我國2010年前建成的長輸管道，大多沒有同步敷設傳輸視頻信號的光纖，在役管道要想二次敷設光纖，土地協(xié)調、施工作業(yè)難度等諸多因素會導致項目成本難以接受；二是已敷設光纜的在役管道，會因管道沿線監(jiān)控點需求的不斷增多，使得單條光纜無法承載傳回監(jiān)控中心的巨大數(shù)據(jù)流。

2.2 通信網絡新技術使長輸管道應用便攜式無線視頻成為可能

隨著嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展和視頻分析技術的成熟，市場上出現(xiàn)了智能網絡攝像機產品，攝像機內部集成了嵌入式視頻處理系統(tǒng)，具有視頻采集、智能分析和存儲功能，監(jiān)控視頻不用遠距離傳輸就能在智能網絡攝像機里生成分析結果，可實現(xiàn)移動偵測報警、越界/入侵報警和行為識別等功能[2]。

用智能網絡攝像機作為監(jiān)控設備，理論上就可通過現(xiàn)有的3G/4G公眾無線網絡來實現(xiàn)遠程視頻監(jiān)控。當視頻監(jiān)控區(qū)域出現(xiàn)特定變化時，則攝像機使用3G/4G網絡向監(jiān)控人員發(fā)出報警，監(jiān)控人員收到報警信息后再通過網絡查看監(jiān)控現(xiàn)場，在節(jié)省網絡流量的同時，也實現(xiàn)了管道第三方作業(yè)不安全行為預警和監(jiān)控。

2.3 基于智能攝像機和3G/4G網絡系統(tǒng)的組合式創(chuàng)新與實施

為了在管道保護區(qū)域內實現(xiàn)無線視頻監(jiān)控第三方的不安全行為，在查閱智能攝像元件相關技術文獻資料的基礎上，分析其驅動能源獲取的便捷性以及監(jiān)控圖像無線傳輸?shù)臅r效性，通過網上查詢和實物參數(shù)比對，初步確定可以將智能網絡攝像機、3G/4G網絡設備、大容量鋰電池、微型GPS、個人手機/電腦等新技術設備進行創(chuàng)新式組合，以實現(xiàn)管道特定虛擬區(qū)域內的遠程監(jiān)控功能，該套系統(tǒng)基本組件的連接方式如圖1。

圖1 設備主要組件連接示意圖

長輸管道運行環(huán)境特點要求移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)能長期穩(wěn)定地工作在戶外，以適應各種復雜的氣象條件且具備防雷功能，所以對同類功能組件質量、參數(shù)和匹配性的把關及其經濟性的比較分析，就顯得特別重要。經過3個多月的篩選、組件優(yōu)化和現(xiàn)場惡劣環(huán)境反復測試，最終確定了滿足要求的設備組件選型（如表1）。

（1）便攜式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組裝設計

為了便于快速拆裝，設備的各組件安裝在由一塊水泥底座和內螺紋連接總計3米長的異徑鍍鋅鋼管立桿上。攝像機使用一段15厘米長的貨架角鋼片通過螺栓連接在細管頂端，攝像機方向可進行水平、垂直調整，通過旋緊螺栓來固定。3G/4G無線路由器和鋰電池放在兩位電表箱內，電表箱用U型卡固定在兩節(jié)鍍鋅管連接處。與攝像機連接的細管下端打孔用于穿出連接攝像機和電表箱內設備的一段8芯網線，此段網線中的兩對絞線連接以太網水晶頭，用于攝像機和路由器間傳輸數(shù)據(jù)，另外兩對絞線連接5.5×2.1 規(guī)格的直流電源插頭，用于鋰電池給攝像機供電。鋰電池內部安裝微型GPS，用于設備的定位，一旦設備被盜，可通過配套的地圖軟件定位到設備，進行丟失找回追蹤。

（2）便攜式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

螢石云平臺是海康威視向其監(jiān)控設備用戶免費提供的設備接入及存儲云平臺。智能網絡攝像機通過4G路由器接入螢石云平臺后，管道安防各位管理人員的手機或電腦等多個用戶設備就可同時通過螢石云平臺接收攝像機發(fā)出的報警信息并查看現(xiàn)場實時畫面。云平臺打破了視頻監(jiān)控必須建設專用網絡的限制，是實現(xiàn)移動視頻監(jiān)控的核心技術，云平臺還可存儲攝像機報警產生的錄像片段，使移動監(jiān)控設備不需要存儲設備就能保存錄像，整套設備的工作原理如圖2所示。

圖2 移動視頻監(jiān)控設備工作原理

（3）便攜式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能

經過優(yōu)化組合后的移動視頻監(jiān)控設備，具備移動偵測報警、越界/入侵報警、伴線報警、遮擋報警和紅外夜視等多項功能，各功能描述詳見表2，隨著前端采集技術或后臺分析技術的發(fā)展及集成，該移動視頻監(jiān)控設備的外延功能可進一步拓展。

表2 移動視頻監(jiān)控設備的基本功能

（4）便攜式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用場景

依照大鵬公司長輸管道安防工作的實際要求，在管道伴行通透的高后果區(qū)段內相對高點安裝一套系統(tǒng)或在5～10公里互不通透第三方預警區(qū)域內安裝多套系統(tǒng)，基本可以提高非項目建制下第三方不安全行為的預警深度；在長周期、大型復雜的第三方項目施工現(xiàn)場內合適地點安裝一套系統(tǒng)，還可以協(xié)助管道保護人員聯(lián)合糾正第三方作業(yè)的不安全行為。

（5）便攜式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用的經濟性

隨車攜帶、快速拆裝的便捷性，使得無線視頻監(jiān)控設備可靈活地設置在任何需要預警監(jiān)控的場所。管道安防人員只有在手機或電腦客戶端發(fā)出報警信息后，才作間歇式瀏覽，網絡流量也因此得到有效節(jié)約，大大降低了通信費用。同時，執(zhí)行管道保護不同任務的視頻終端使用者還能隨時隨地就監(jiān)控畫面中的不安全行為擬定矯正措施，從而提高了協(xié)同處理現(xiàn)場問題的工作效率。

3 應用效果驗證

2015年6月，10套試點設備在適合設計應用場景的管道保護敏感區(qū)段安裝試用，現(xiàn)場檢驗移動視頻監(jiān)控技術和設備的適用性、可靠性和有效性，以下典型案例驗證了便攜式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)達到了預期效果。

案例一：預警及威懾功能初顯，第三方不安全行為得以遏制

2015年1～5月份，廣州市某區(qū)非項目建制下的第三方多次于夜間在管道上方間歇式傾倒渣土。2015年6月5日凌晨1時25分，多日未見的5輛泥土車第一次進場時，被近期安裝在周邊的無線視頻監(jiān)控設備“抓”了個正著，預警功能在遠程監(jiān)控人員手機上正常啟動，看護人員立即聯(lián)合屬地政府主管部門處理了該起違規(guī)行為，從此以后，類似事件再也沒有在此處發(fā)生。

案例二：畫面儲存及共享功能，增強了第三方不安全行為糾正的協(xié)同性

深圳市某區(qū)管道第三方冷排水箱涵施工項目，2015年9月28日與大鵬公司簽訂《管道安全防護協(xié)議》。2015年10月5日及10月10日，第三方施工人員兩次分別使用挖掘機在管道保護范圍內作業(yè)，幸虧被及時趕到的看護人員制止。每次發(fā)生不安全行為后，第三方現(xiàn)場管理層均矢口否認，然而，這里所發(fā)生的一切都被監(jiān)控攝像并適時無線傳輸?shù)綄俚匕脖?、路權專員的手機終端。當兩位管道保護人員同時將不安全行為的視頻出示給第三方施工方負責人時，其不得不承認所有違規(guī)行為的真實性，并愿意接受協(xié)議中規(guī)定的停工、復訓和違約處罰。

4 結束語

便攜式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)應用于長輸管道安防工作，是基于管道保護外部環(huán)境復雜性、通信技術可實現(xiàn)性和管道人防巡護脆弱性的分析，在管道高后果區(qū)逐年增長、管道保護形勢日益嚴峻和企業(yè)管理“降本增效”新常態(tài)下所做的一種技防探索與實踐。便攜式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用，不僅減輕了管道巡護人員的身心壓力、增強了管道保護管理人員對外協(xié)同的力度，而且降低了管道巡護人員在惡劣天氣下和道路穿越段等特殊環(huán)境中的作業(yè)風險，為防范因第三方不安全作業(yè)行為所導致的管道事故提供了技術支持和保障。

參考文獻

[1]郭紅領，劉文平，張偉勝.集成BIM和PT的工人不安全行為預警系統(tǒng)研究[J].中國安全科學學報，2014，24（4）：104-106.

[2]陳于平.基于手機的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].傳感器世界，2009（10）：32-36.