安防系统在油气管道中的应用现状

　　回顾国内石油天然气管道的历史，90年代国内80%的石油或天然气运输仍然处于火车拉、汽车运的模式，从2000年开始，在国家的大力扶持下，以中石油、中石化和中海油为代表的中国石化产业开始大量兴建石油天然气管道，以替换旧油气运输方式，管道传输极大地节省了石化行业的运输成本，降低运输损耗，并使油气输送的计量更为准确。

　　石油是国之根本，是我国稳定发展的基石，油气管道就像人体血脉一样支撑着我国的建设发展，随着国内大量油气管道的建成投产，油气管道的安全生产也成为重中之重，安防系统也逐渐成为油气管道建设中的必要系统。

　　目前中国的石油天然气管道都配有视频监控系统，视频信号的传输以随管道敷设的光缆作为载体，通过光传输系统创建数据传输通道。石油天然气管道中的视频监控系统主要用于监控压缩厂房、工艺装置区、泵区、场区、大门等区域设备的工作情况、人员活动情况，以便及时发现或确认设备故障、火灾以及非法入侵等安全隐患。

　　随着输油输气管道的不断建设，伴随而来的是一些不法分子在管道沿线进行偷盗、破坏行为，在油气管道沿线的泵站、分输站、阀室等重要地点建立周界入侵检测系统是必要的防控手段，使用周界入侵检测系统在重要地点周围建立一套入侵警戒线，对重要地点周边围墙或区域进行全天候、全方位入侵防范警戒。目前国内的油气管道的周界系统使用的大部分是红外对射、激光对射和微波周界等三种入侵检测手段。

　　国内油气管道安防系统的应用方式

　　监控系统与周界入侵检测系统配合形成安防系统

　　国内油气管道的安防系统以视频监控、周界入侵检测两套系统为主，视频监控用于对重要区域的人员流动、生产安全、意外突发事故等情况进行24小时不间断监控和连续录像，周界入侵检测系统主要用于对重要地点、区域进行布防，以检测是否发生非法入侵行为。

　　这两套系统之间通过数据通信进行联动，周界入侵检测系统检测到入侵行为，发送报警信号驱动区域内警笛、警号、警灯发出声光告警，同时向视频监控系统发送信号，视频监控系统根据周界入侵检测系统提供的信号，驱动附近的摄像机移动定位到报警发生位置，使安保人员第一时间观看到现场画面，及时了解情况，并采取正确的措施。与此同时监控系统还会立刻将报警发生位置的视频进行录像，以备调用。

　　监控系统为管道运行调度人员提供现场第一时间的画面

　　监控系统除了常用的对重要区域的人员流动、生产安全、意外突发事故等情况进行24 小时不间断监控和连续录像等功能外，油气管道的运行调度人员也经常在百里外的调度控制中心通过监控系统提供的现场画面来指挥现场操作人员处理突发意外事件。

　　油气管道安防方案

　　安防系统提供商主要致力于综合安防网络系统平台的开发和应用，系统平台为模块化设计、中心集中管理方式，整套系统将前端信号采集设备、编/解码设备、存储设备以及后端软件平台进行整合，以形成一套完整的安防系统。

图1  广泛应用于油气管道的安防系统方案架构图

　　这套系统由中心注册认证系统、中心集中管理配置系统、流媒体转发系统、集中存储系统、WEB服务系统、代理服务系统、电子地图应用系统、报警联动系统等几部分组成，系统所支持的硬件产品涵盖了视频监控、周界入侵检测、门禁、电子巡更等多类安防产品。[nextpage]

　　西气东输二线西段管道工程视频监控项目

　　西气东输二线西段管道工程干线西起霍尔果斯，终止于中卫联络站，该段线路总长2434km，沿线共有20座工艺站场。

图2  西气东输二线西段管道工程干线架构图

　　本工程将与各站周界报警系统联动，用于监控压缩厂房、工艺装置区、场区、大门等区域设备的工作情况、人员活动情况，以便及时发现或确认设备故障、火灾以及非法入侵等安全隐患。

　　本工程的视频监控系统还将编入到西部管道，要实现与西部管道总部、新疆管理处和甘肃管理处的互联对接。

　　由于本工程的现场环境条件非常恶劣，大部分站场都位于新疆戈壁滩或极寒地区，夏季最高气温可达45℃，冬季温度达到零下40℃，而且戈壁地区风沙大，风力强。在这种严酷的环境条件下，硬件产品的选择是一个巨大的考验。

　　根据现场环境，为本工程推荐的室外摄像机系统均为一体化产品，即摄像机、镜头、防护罩和云台高度集成，大大增强了室外设备对风沙雨雪侵蚀的防护能力，同时可最大限度的减少安装和维护工序，显著减少了分体式设备大量裸露在室外环境中的线缆数量，从而使整个设备更加稳定可靠，可在无人值守、零维护的情况下长时间连续工作。

　　本工程尽量不使用球型摄像机作为室外设备，因为球机的球型护罩在长期的风沙侵蚀下将会逐渐磨损，导致摄像机无法拍摄清晰画面。

　　在泵区、阀组区等油气密度大的高危区域，选用防爆/隔爆型产品作为室外设备，可有效提高设备的可靠性和管道运行生产的安全性。

　　所开发的后端监控软件平台具有广泛的兼容性，可方便的对西部管道平台对接，同时平台还具有很强的扩展性，为用户未来的扩展提供了保障。

　　西气东输二线东段管道工程激光周界入侵报警项目

　　本工程为西气东输二线东段站区周边围墙建立警戒报警系统，采用激光对射方式实施区域警戒、入侵报警、视频监控报警联动等功能要求。激光对射周界报警系统主要用于对站区周边围墙进行全天候、全方位入侵防范警戒，当发生入侵报警后，主控系统可控制发出声光报警，同时与视频监控系统联动。

　　本工程与以往的入侵报警系统有所不同，由于视频监控系统的报警信号输入接口数量有限，周界系统报警输出接口数量又远远大于视频监控的报警输入接口数量，因此无法以传统的继电器输入方式将周界入侵系统的报警信号接入至视频监控系统内。而且传统的继电器连接模式只能以1对1的方式进行报警联动，即一路报警输入对应一台视频监控系统的摄像机，而无法实现完全的交叉模式，即1路报警信号同时对应多台摄像机，或多路报警信号对应1台摄像机这种灵活的联动模式。[nextpage]

　　另外，本工程周界报警系统的报警主机位于机柜间内，而报警信息显示窗口和用户均位于另一栋建筑的值班室内，两栋建筑距离较远。由于编程键盘是靠控制信号电缆传输信号，最远距离150米，警灯警号采用继电器输出开关量驱动，并需要在机柜至值班室之间布防一条长距离的总线电缆，由于压降的原因其传输距离也无法达到要求，因此采用传统的编程键盘和继电器输出模式无法实现本工程的要求。根据这种特殊情况，本工程根据用户的特殊需要提供了一种以太网传输信号的模式来解决以上所有问题，即将控制信号和继电器开关量信号转换成以太网信号传输。首先为报警主机开发了信号转换模块，信号转换模块将主机控制指令信号和报警信号转换成以太网数字信号后再进行传输，同时将其并入视频监控的网络内，这样，视频监控系统可通过以太网接收到数字化的报警信号，而不存在接口数量受限的情况，同时所提供的平台软件还可进行全交叉模式的联动设定，以实现一个报警信号同时驱动多个视频监控系统摄像机运作的功能。

　　由于采用的是以太网传输模式，报警信号的传输不再受到距离的限制，用户可在其他建筑内甚至异地的控制中心内看到报警信息、防区状态等实时的现场情况，用户还可远距离向报警主机发布命令。

　　同时，平台软件还可将视频监控系统和周界入侵系统整合到一个窗口显示，使用户可更直观的看到现场整体情况，真正实现全方位的安防体系。

　　在此平台下，用户还可扩展很多功能，如报警后联动手机短信模块，向相关人员发送报警消息;报警发生后联动语音交换系统，自动拨打报警电话，语音提示相关人员或单位某位置发生何种报警。

　　未来的安防系统需要进一步加强与整合

　　目前国内油气管道项目中的安防系统建设还处于起步阶段，整套系统还不够完善，产品质量和设备选型需要加强和更新，视频监控系统、周界入侵检测系统、门禁系统以及巡更系统等不同的应用需要进一步整合。

图3  该工程联动平台架构图

　　产品选型观念需要改进

　　现在国内的油气管道项目中，用户大多选择造价相对低廉的红外对射、激光对射与微波对射系统作为入侵检测的手段，虽然这些类型的产品造价低，但大都是过时的技术和产品，微波对射虽然仍是目前先进的入侵检测系统，但其原理决定不适用于油气管道站场区域的布防。[nextpage]

　　1、红外对射和激光对射系统都属于阻断触发类的入侵检测产品，通过检测对射光束是否被遮断来判断入侵行为，但这种检测极其不准确，雨雪天气、大风刮起的异物以及鸟兽等都会引起系统的误报，虽然可通过双光束遮断、遮断时长调整、加强光束功率等手段减少误报几率，但仍然不是一种最佳的检测手段。

　　2、微波对射系统最早由美国四达公司开发并应用于美国军队，在一些电影以及新闻中经常可见到此类设备，微波对射原理通过检测移动物体，并通过判断物体移动速度、体积等数据来判断入侵行为，微波对射的确是一种很好的入侵检测手段，而且误报率低。但是微波对射技术不适用于油气管道项目，由于微波对射的原理，其检测的范围是一段宽2-3米、高4-5米立体区域内纺锤体的微波墙。在油气管道项目中，周界入侵检测系统多数被安装与站场围墙上，如果将设备安装于墙顶，则会在两端出现盲区(因其纺锤形区域)。而将设备安装在围墙内也不适用于油气管道项目，由于微波对射是一种在空旷地域使用效果最佳的入侵检测手段，不太适于安装在围墙周围，目前油气管道的站场围墙内2-3米的范围外都是生产设备，经常有人员出入、移动，如果将微波设备安装于围墙内则会经常性的出现非法入侵报警。

　　各类系统后端平台需要整合

　　安防系统包含很多不同种类的产品，如视频监控、周界入侵、门禁、电子巡更等，每套系统都有自己独立的一套后端软件平台。在油气管道项目的站场控制室内，经常会在操作台上看到各种安防系统的后端主机，如视频监控主机显示监控系统的视频画面、周界入侵主机显示电子地图画面、门禁主机存储记录人员进出状态、电子巡更主机记录保安巡查路线和记录等。

　　这么多台主机基本占据了操作台的“半壁江山”，用户使用起来也极其不便，还需要经过各种培训方能掌握，这种情况都是由于整个系统没有进行整合所导致。

　　目前油气管道项目的招标多是将视频监控、周界入侵、门禁以及巡更分开招标，导致厂家迥异，各系统之间无法兼容或兼容性差。如果能将这些系统都整合在一起，由一套软件平台来使用和管理，那么将极大的节省设备成本，同时让用户可在同一台主机、同一个画面中同时监控到各种系统的状态和画面，这才能算是一套完整的安防系统。

　　安防软件平台就是这样一套完整的各类安防产品的集成平台。

　　油气管道安防系统的发展方向

　　油气管道项目未来的安防系统将会是一套高度集成的系统平台，视频监控、周界入侵、门禁、电子巡更、甚至有可能包括火灾报警、部分高危区域自控仪表信息、无人值守场所的生产设备状态等都会集成于一套软件平台下。

　　可以想象这样的几个场景：

　　· 某区域发生非法人员闯入，周界入侵系统会第一时间发现非法闯入行为，视频监控系统会立即捕捉非法闯入区域的视频画面，并使镜头始终跟踪非法闯入者，门禁系统紧急关闭和封锁重要区域，保安人员在控制室内通过显示终端及时了解现场状况，制定应急预案，抢在非法分子进行破坏前控制现场;

　　· 某生产运行区域发生油气泄露事故，使那一区域成为高危地区，工作人员无法进入，一些关键设备、关键仪表的参数无法从现场读取到，这时通过监控系统的高清摄像机去读取这些高危地区仪表、设备数据，可避免工作人员的危险。同时读取到的数据通过视频分析等手段量化成数字信号传送至运行调度用的SCADA 系统中，操作员可根据这些数据选择适当的操作(如开/关阀门、泄压、开/关泵等);

　　· 油气管道巡线员在巡查过程中发现有非法钻孔偷油事件，调控中心的人员可根据巡线员随身携带的GPS 电子巡更系统及时定位钻孔位置，及时通知当地公安人员采取措施。

　　这些场景都是安防系统在未来油气管道项目中的职能，所有这些复杂的联动过程都会通过中心控制室内的一台显示终端非常简洁的呈现给管理人员，使管理人员在千里之外即可了解整条管道所发生的一切事件。