关于打钻点视频监控系统开发应用研究
钻井安全智能视频监控技术研究进展

石油行业钻井作业的安全性对保证人生安全、企业经济效益的提升都具有重要的作用。
然而,钻井作业或多或少的存在环境、管理、设备和人员等的缺陷,危险因素总是伴随着整个钻井作业。
由于钻井工作环境的特殊性,监督体制的不完善及人员素质的参差不齐等因素,钻井安全事故时有发生。
近年来,电子科学技术不断发展,石油钻井行业逐渐采取视频监控方法,使得在生产基地就可以随时检查现场施工作业情况,大大的节约了人力和物力。
视频监控系统是实现远程检查的基础设备,近年来发展迅速,取得了较大进展,更好地促进了钻井作业现场的实时监控。
一、智能视频监控系统的发展现状视频监控发展至今已经历了三四十年的历史,最初是通过录像设备和纯模拟监控摄像机发展的,经过多年的发展,在内在驱动力上成果显著,主要包括智能分析技术应用更多、视频监控图像的质量得到显著提升、安装和维护流程更加简便、可靠性和安全性更好、监控视频保存时间更长、系统成本更低、已实现了模块化监控系统和远程监控等的系统集成。
目前,监控系统所获得的图像更加清晰、监控视频保存时间更长,伴随监控需求的增加、设备的更新换代,往往一个监控系统会安装多个摄像头和监控关注点。
显然,需要处理监控系统中的数据量更加庞大,依靠工作人员几乎不可能完成分析。
在这种情况下,智能视频监控系统则具有独到的优势,可以快递的处理大规模信息。
和传统视频监控相比,智能视频监控系统主要应用了计算机视频和视觉分析技术,视频分析能力更强。
即使在无人监控下,该系统根据实时视频图像也可以分析出钻井现场的情况,并可以定位、辨识和跟踪人或物的位置。
甚至根据紧急情况和应急响应措施,实施相应应急措施,可极大的保护钻井安全。
二、智能视频监控相关技术研究进展1.目标检测技术目标检测技术可以将图像、视频文件中不同的区域按照兴趣进行划分,对图像中目标的存在与否及目标位置进行定性描述。
计算机视觉领域中,目标检测是一个重要的方向,在不断更新的硬件计算能力、视频处理技术及互联网技术的发展下,目标检测随着视频及图像数据量的增加而不断发展,检测效率及准确率也逐渐提高。
钻井过程人员异常行为视频智能识别系统

2020年第20卷第2期安全技术㊀㊀㊀钻井过程人员异常行为视频智能识别系统王文正ꎬ吴德松ꎬ李千登(中国石化青岛安全工程研究院ꎬ山东青岛㊀266071)㊀㊀摘㊀要:针对钻井现场视频监控人工值守工作量大㊁异常行为识别不及时㊁海量视频数据缺乏实时报警等问题ꎬ结合钻井作业操作规程建立井控坐岗监测㊁起下钻㊁甩钻具等钻井作业场景典型异常行为判别规则ꎬ在基于卷积神经网络的目标检测方法基础上ꎬ引入SIFT方法和基于强化学习的困难样本筛选策略ꎬ提高了算法识别的准确率与鲁棒性ꎮ测试结果表明ꎬ在像素分辨率1920ˑ1080的情况下ꎬ该方法整体识别准确率达到85%以上ꎬ平均识别速度为135ms/帧ꎮ在此基础上ꎬ开发了钻井过程人员异常行为智能识别系统ꎬ试点应用结果表明ꎬ该系统能够对接入的视频流进行实时检测ꎬ及时㊁准确识别出坐岗人员擅自离岗㊁起下钻及甩钻具过程人员危险站位等异常行为ꎬ有效提升钻井现场安全管理水平ꎮ关键词:钻井作业ꎻ异常行为识别ꎻ视频智能识别系统ꎻ目标检测方法ꎻ钻井安全管理DOI:10.3969/j.issn.1672 ̄7932.2020.02.0040㊀引言随着国家能源战略要求的进一步提高ꎬ油气开发行业将迎来新一轮的高峰期ꎬ而钻井作业安全也又一次成为社会关注的焦点ꎮ作业人员异常行为会对钻井安全带来极大影响ꎮ统计表明ꎬ近年来发生的井喷㊁物体打击㊁机械伤害等钻井过程安全事故中ꎬ87%是由于人员异常操作行为引发的[1 ̄2]ꎮ如何有效控制人员异常行为已经成为了钻井现场安全管理的关键制约点ꎮ视频监控系统是目前较为常用的行为监控手段ꎬ但已有监控系统主要依靠人工观看的方式来进行问题排查和事后回溯ꎬ存在负载过大㊁人员易于疲惫出错㊁误报㊁漏报㊁报警反应时间长等问题ꎮ为了利用视频监控设备更加及时㊁准确地获得监管信息ꎬ视频智能识别技术已成为国内外关注的热点[3 ̄5]ꎮ目前采用的视频智能识别技术对于人员异常行为进行实时检测报警已在煤矿安全㊁公共安全等不同领域取得了一定的研究与应用成果[6 ̄7]ꎮ董观利等[8]设计了矿井行人越界检测系统ꎬ能够对于运动的行人目标进行主动安全监测ꎻ贾澎涛等[9]对Camshift算法进行改进ꎬ提出了煤矿井下视频多目标轨迹跟踪算法ꎬ提高了检测与识别的准确性ꎻ华斌等[10]从人群的加速度角度对可能导致公共安全事故的人群异常行为进行研究ꎬ提出了一种公共场所人群加速度异常检测系统ꎬ实现了对于人群逃散㊁人群聚集㊁人群拥挤和人群逆行等4种异常行为的检测报警ꎮ然而在钻井安全管控领域尚未见到相关的研究与应用ꎮ针对上述问题ꎬ根据钻井现场的实际应用需求ꎬ设计并实现了一种钻井过程人员异常行为视频智能识别系统ꎬ建立了井控坐岗监测㊁起下钻作业㊁甩钻具作业等不同场景下人员异常行为的识别规则ꎬ为规范钻井现场安全管理㊁提升作业安全水平提供了基础和依据ꎮ1㊀系统概述1.1㊀钻井过程典型异常行为特征分析井喷事故是钻井过程中危害后果最严重的事故ꎮ由于地下流体存在的高压㊁高含硫等特点ꎬ井喷事故一旦发生ꎬ将会造成大量人员伤亡和巨大财产损失ꎬ产生极为严重的社会影响ꎮ通过对于56起重大钻井井喷事故数据分析表明ꎬ引发事故的直接原因中ꎬ井控坐岗制度未落实㊁未及时准确发现溢流占比最高ꎬ达到11 18%[2]ꎮ物体打击㊁机械伤害等高危作业事故是钻井过程中最常见的事故类型ꎮ该类事故虽然引发人员伤亡相较于井喷事故较小ꎬ但其发生频率极高ꎮ通过对某石油企业近5年钻井过程高危作业事故统计发现ꎬ起下钻㊁拆装作业等环节涉及高危设备和复杂操作流程ꎬ是事故多发环节ꎬ而人员错误站位是引发事故的主要原因ꎮ因此ꎬ选取井控坐岗监测场景下人员离岗行为㊁起下钻和甩钻具作业场景下人员错误站位行为作为异常行为识别的主要对象开展分析研究ꎮ1.2㊀异常行为智能识别系统设计钻井人员异常行为智能识别系统是基于钻井井场已部署好的摄像头ꎬ集中式获取钻井作业现场实时视频流ꎬ选择性设定观测区域及算法ꎬ基于目标几何和统计特征进行图像分割ꎬ在复杂场景中对目标进行检测识别㊁跟踪ꎬ实现目标及特征的自动提取ꎬ将目标数据在视频图像上直观标示ꎬ并输出目标及特征数据ꎮ依据目标特征及异常行为判定模型ꎬ采用深度学习算法ꎬ实现异常行为判定ꎬ并输出相应报警信息ꎮ后台管理端接收前端各类报警信息ꎬ综合生成现场的安全信息ꎬ并可进一步执行信息的浏览㊁异常行为处理等任务ꎮ视频智能识别系统工作流程如图1所示ꎮ图1㊀视频智能识别工作流程2㊀系统实现2.1㊀建立钻井过程典型异常行为特征识别规则结合钻井作业操作规程ꎬ针对井控坐岗监测场景下人员离岗㊁起下钻和甩钻具作业场景下人员错误站位等异常行为ꎬ提取其特征识别规则ꎬ详见表1ꎮ2.2㊀供试数据试验视频采用西南地区某石油工程公司A井场作业视频ꎬ采集于2017年11月30日至2018年5月1日ꎬ共计100段视频ꎬ每段视频时长为20~40minꎮ对选出视频进行处理ꎬ获得300段测试视频(每段长约20s左右)和约10000幅人员图像作为训练数据ꎬ并从其中随机选出10段视频㊁2000幅作为测试数据ꎬ训练数据与测试数据不重复ꎮ2.3㊀算法建立2.3.1㊀场景特点与需求分析提出人员离岗㊁起下钻和甩钻具作业场景下人员错误站位等场景ꎬ存在以下特点:①监控区域属于危险区域ꎬ且人员在监控区域内频繁进出的行为较为频繁ꎬ因此所采用的算法必须能够快速检测人员目标ꎬ并进行位置判断ꎬ要求运算时间不能太长ꎻ②视频场景复杂ꎬ光照㊁设备运动等都会对于视频分析结果产生影响ꎬ容易导致误检ꎮ2020年第20卷第2期安全技术㊀㊀㊀㊀表1㊀不同钻井作业场景下异常行为特征及识别规则2.3.2㊀算法改进为保证识别速度ꎬ采用基于卷积神经网络的目标检测方法[11]ꎮAlexNet网络模型共有8层ꎬ其中前5层为卷积层ꎬ后3层为全连接层ꎬ如图2所示ꎮ在一定的准确率损失下ꎬ通过近似和简化AlexNet网络ꎬ加速AlexNet计算ꎬ网络模型的修改优化如下:缩小原输入图像的尺寸ꎬ第1个conv层(conv1)输入图像大小由224ˑ224调整为179ˑ179ꎬ以尽量降低计算损耗ꎬ三维卷积核大小为11ˑ11ˑ3ꎬ步长为4ꎻ经卷积操作后ꎬ得到两个55ˑ55大小的图像ꎬ通道数为48ꎬ最大池化后得到两个27ˑ27ꎬ通道数为128的图像ꎬ输入第2个conv层(conv2)ꎻ第3个conv层(conv3)通过只使用单通道ꎬ即不再使用图2中黄色线框内的通道ꎬ以降低GPU资源占用ꎬ通过卷积操作ꎬ得到13ˑ13的图像ꎬ通道数为192ꎻ第4个conv层(conv4)再经过3ˑ3卷积操作ꎬ同时对图像进行填充ꎬ得到与上一层相同尺寸和通道的图像ꎻ第5个conv层(conv5)再次卷积和填充操作后ꎬ得到13ˑ13大小的图像ꎬ通道数为128ꎮ最后ꎬ经第1个full ̄connected层(fc6)㊁第2个full ̄connected层(fc7)㊁第3个full ̄connected层(fc8)共3层全连接后ꎬ得到752维特征向量的输出ꎬ以达到降低过拟合的目的ꎬ修改后的模型大大提高了计算效率ꎮ图2㊀缩减后的AlexNet结构㊀㊀为了增强实际场景模型中的抗干扰能力ꎬ针对在原始数据集上训练得到的初始模型进行反复迭代ꎬ采用基于强化学习的困难样本筛选策略ꎬ从而极大地增加了正样本数据集的特征多样性ꎬ保证模型在不同环境下的鲁棒性ꎮ此外ꎬ由于SIFT方法具有尺度不变特性ꎬ而在改变旋转角度㊁图像亮度或拍摄视角ꎬ依然能够得到较好的检测效果ꎬ符合钻井现场野外情况多变的特点[12]ꎮ因此ꎬ为了保证识别准确率ꎬ通过引入了SIFT方法ꎬ将SIFT方法得到的关键点的方向参王文正ꎬ等.钻井过程人员异常行为视频智能识别系统数作为卷积神经网络的输入ꎬ以提高增强算法的细节提取能力ꎬ减少误检ꎮ2.4㊀测试结果分析将SIFT方法与已公开的FasterR ̄CNN/RefinedCNN方法进行比较ꎬ结果如表2所示ꎬ在像素分辨率1920ˑ1080的情况下ꎬ整体识别准确率达到85 7%ꎬ平均速度为135ms/帧ꎬ相较于FasterR ̄CNN/RefinedCNN方法高约3%ꎬ运算速度提高约3倍ꎮ表2㊀不同计算方法测试结果对比3㊀应用效果及分析为测试检测效果ꎬ选取A井场进行了实地部署与测试ꎮ该系统部署于公司机房ꎬ通过千兆或万兆网卡接入监控视频网络ꎬ监控网络中的监控资源通过GB/T28181-2011«安全防范视频监控联网系统信息传输㊁交换㊁控制板术要求»与系统对接ꎬ实时码流直接进入设备进行在线解析ꎮ图3为作业现场视频部署情况ꎬ摄像头1位于队部顶端ꎬ可监控钻台前方滑道㊁管架附近区域ꎮ摄像头2位于振动筛附近ꎬ用于监控井控坐岗监测情况ꎮ摄像头3位于司钻房顶端ꎬ用于监控钻台上井口附近区域ꎮ其中ꎬ摄像头1㊁3为固定摄像头ꎬ摄像头2为移动摄像头ꎮ3.1㊀坐岗溢流监测异常行为识别坐岗溢流监测人员行为检测中固定摄像头的分辨率设置为1080Pꎬ帧率设置为25帧/sꎬ结果如图4所示ꎮ图中泥浆液面观测区域为设置的检测区ꎬ如黄色框线所示ꎬ坐岗人员则用蓝色识别框表示ꎮ图4(a)表示人员在岗时ꎬ系统能够准确识别出检测区的目标人员ꎻ图4(b)则表示人员做出擅自离岗行为时ꎬ系统会自动发现目标区域内目标人员缺失ꎬ进而显示 Absence 的状态信息ꎬ并向后台发送报警信息ꎮ图3㊀钻井作业现场摄像头部署分布情况图4㊀坐岗溢流监测场景下异常行为识别情况2020年第20卷第2期安全技术㊀㊀㊀㊀3.2㊀起下钻作业异常行为识别起下钻作业过程人员行为检测中固定摄像头的分辨率设置为1080Pꎬ帧率设置为25帧/sꎬ结果如图5所示ꎮ图中井眼附近约1 5m的区域为设置的检测区ꎬ如绿色框线所示ꎬ坐岗人员则用蓝色识别框表示ꎮ图5(a)表示钻柱上提时ꎬ系统能够通过采集司钻台大钩载荷数据ꎬ判断出钻柱处于运动状态ꎬ并通过 Moving 字串显示钻柱运动信息ꎬ同时系统并未在检测区内检测到目标人员ꎬ故无异常状态示警ꎻ图5(b)表示同样在钻柱上提时ꎬ系统判断出钻柱处于运动状态ꎬ并在检测区域内检测到目标人员ꎬ则系统会显示 Alarm 的状态信息ꎬ并向后台发送报警信息ꎻ图5(c)表示系统通过大钩载荷判断钻柱处于静止状态时ꎬ会通过 NoMove 字串显示钻柱信息ꎬ此时虽然系统在检测区内检测到目标人员ꎬ但并不会进行报警ꎮ可以看出ꎬ采用司钻房数据与视频智能识别分析相结合的方式ꎬ能够有效避免了由于颜色过暗㊁标志不明显以及视频背景同类物体多㊁干扰大等原因所导致的钻柱运动状态难以准确识别的问题ꎬ能够简便㊁准确的确定钻柱运动状态ꎬ提高了算法后台处理速度ꎬ降低了误报率ꎮ图5㊀起下钻作业场景下人员异常行为识别情况3.3㊀甩钻具作业异常行为识别甩钻具作业过程人员行为检测中固定摄像头分辨率设置为1080Pꎬ帧率设置为25帧/sꎮ图中平板滑道附近约1m的区域为设置的检测区ꎬ如绿色框线所示ꎬ坐岗人员则用蓝色识别框表示ꎮ与起下钻作业过程人员行为识别方法相同ꎬ同样采用司钻房数据与视频智能识别分析相结合的方式ꎮ如图6所示ꎬ钻柱起吊时ꎬ系统通过采集司钻台数据ꎬ判断出钻柱处于运动状态ꎬ同时系统在检测区内检测到目标人员ꎬ则系统会显示 Alarm 的状态信息ꎬ并向后台发送报警信息ꎮ该系统已经在某公司井场部署ꎬ并实际运行了近4个月ꎮ目前ꎬ该系统能够保证正常解码视频流ꎬ并运行人员行为检测相关算法ꎬ系统检测画面显示正常㊁连续㊁实时ꎮ通过井场实地在线运行ꎬ充分证明了该系统的可行性ꎮ图6㊀甩钻具钻作业场景下人员异常行为识别情况4㊀结论a)深入分析钻井作业现场特点ꎬ在基于卷积神经网络的目标检测方法的基础上ꎬ引入SIFT方王文正ꎬ等.钻井过程人员异常行为视频智能识别系统法和基于强化学习的困难样本筛选策略ꎬ提高了算法识别的准确率与鲁棒性ꎮ测试结果表明ꎬ在像素分辨率1920ˑ1080的情况下ꎬ该方法整体识别准确率达到85%以上ꎬ平均识别速度为135ms/帧ꎮb)试点井场应用结果表明ꎬ该系统能够对接入的视频流进行实时检测ꎬ准确识别出坐岗人员擅自离岗㊁起下钻及甩钻具过程人员危险站位等异常行为ꎬ所采用的司钻房数据与视频智能识别分析相结合的方式有效提高了系统处理速度ꎬ降低了误报率ꎮ该系统能够有效减少人工值守工作量ꎬ避免了监控遗漏ꎬ提升了井场风险研判㊁预警及应急处置能力ꎮ5㊀参考文献[1]㊀赵全民ꎬ樊建春ꎬ张洪.天然气钻井人因失误事故风险定量评价方法[J].天然气工业ꎬ2012ꎬ32(7):80 ̄83. [2]㊀张洪ꎬ王凯ꎬ曾宏.钻井井喷事故人因失误特征分析和对策[J].天然气工业ꎬ2010ꎬ30(8):98 ̄100. [3]㊀王林ꎬ李千登ꎬ朱锟.石化企业检维修施工作业过程动态智能管控技术研究[J].安全㊁健康和环境ꎬ2017ꎬ17(8):46 ̄49.[4]㊀RenSꎬHeKꎬGirshickRꎬetal.FasterR ̄CNN:to ̄wardsreal ̄timeobjectdetectionwithregionproposalnetworks[C].InternationalConferenceonNeuralInfor ̄mationProcessingSystems.CambridgeMAꎬMITPressꎬ2015:91 ̄99.[5]㊀施红勋.炼化企业检维修项目安全监管云平台设计与实现[J].安全㊁健康和环境ꎬ2019ꎬ19(8):49 ̄52. [6]㊀GansnerEꎬHuYꎬKobourovS.VisualizingGraphsandClustersasMaps[J].IEEEComputerGraphicsandAp ̄plicationsꎬ2010ꎬ30(6):54 ̄66.[7]㊀QiHꎬRuanLꎬZhangHꎬetal.Inverseradiationanaly ̄sisofaone ̄dimensionalparticipatingslabbystochasticparticleswarmoptimizeralgorithm[J].InternationalJournalofThermalSciencesꎬ2007ꎬ46(7):649 ̄661. [8]㊀董观利ꎬ宋春林.基于视频的矿井行人越界检测系统[J].工矿自动化ꎬ2017ꎬ43(2):29 ̄34. [9]㊀贾澎涛ꎬ贾伟.煤矿井下视频多目标轨迹跟踪算法研究[J].计算机工程与应用ꎬ2018ꎬ54(2):222 ̄227. [10]华斌ꎬ梁茜ꎬ刘赏ꎬ等.公共场所人群加速度异常检测系统[J].安全与环境学报ꎬ2017ꎬ17(3):1043 ̄1048.中的研究进展[J].计算机工程与应用ꎬ2018ꎬ54(17):1 ̄9.[12]李丹ꎬ孙海涛ꎬ王海莉.一种改进地SIFT图像立体匹配算法[J].西安交通大学学报ꎬ2015ꎬ50(3):490 ̄496.VideoIntelligentRecognitionSystemforAbnormalBehaviorinDrillingOperationsWangWenzhengꎬWuDesongꎬLiQiandeng(SINOPECResearchInstituteofSafetyEngineeringꎬShandongꎬQingdaoꎬ266071)Abstract:Tosolvetheproblemsofheavyworkloadꎬuntimelyabnormalbehaviorrecognitionandlackofreal ̄timealarmofvideosurveillanceindrillingfieldꎬtherecognitionrulesanddetectionmethodsoftypicalabnormalbehaviorindrillingoperationscenarioswereestablishedinaccordancewithdrillingoperationpro ̄ceduresꎬconcludingoverflowsittingmonitoringꎬtrip ̄pingandliftingdrillingstrings.Onthebasisofconvo ̄lutionalneuralnetworkꎬSIFTmethodandreinforce ̄mentlearningbaseddifficultsampleselectionstrategywereintroducedintothetargetdetectionmodeltoim ̄provetheaccuracyandrobustness.Thetestresultsshowedthattherecognitionaccuracyofthemethodwasover85%andtheaveragerecognitionspeedwas135ms/frameundertheconditionof1920∗1080pixelresolution.Thevideointelligentrecognitionsys ̄temforabnormalbehaviorindrillingoperationswasdeveloped.Theapplicationresultsshowedthatthesystemcouldperformthereal ̄timevideostreamꎬac ̄curatelyidentifytheabnormalbehaviorsmentioneda ̄boveꎬwhichcouldeffectivelyimprovethesafetyman ̄agementlevelofthedrillingsite.Keywords:drillingoperationꎻabnormalbehaviorin ̄telligentrecognitionꎻvideointelligentrecognitionsys ̄temꎻtargetdetectionmethodꎻdrillingsafetymanage ̄ment。
视频监控系统在煤矿中的应用方案

视频监控系统在煤矿中的应用方案xx年xx月xx日•引言•视频监控系统的组成和特点•视频监控系统在煤矿中的应用•工程实例目•视频监控系统的优势和发展方向录01引言煤炭作为我国主要能源的地位煤矿事故的频发及其原因传统监控系统的不足和视频监控系统的引入背景介绍1视频监控系统在煤矿中的重要性23对矿井下的实时监控,及时发现安全隐患。
实时监控对矿井下的视频监控数据进行保存,事故发生后可进行回溯。
事故回溯视频监控系统可提高煤矿管理的效率和安全性。
提高管理效率矿井下的各种环境包括采煤工作面、掘进面、运输巷、回风巷等。
各种监控需求包括作业面、人员定位、物资管理、应急救援等。
解决方案的应用范围02视频监控系统的组成和特点03高清摄像机具备高清晰度、高分辨率的拍摄能力,能够提供更加细腻、准确的图像信息。
前端采集设备01矿用防爆摄像机适用于煤矿井下环境,具有防爆、防尘、防水等功能,能够清晰地拍摄井下作业现场的实时情况。
02红外摄像机适用于井下光线较暗的环境,可在夜间或低照度条件下进行监控。
用于传输高清视频流,支持数据传输速率高达100Mbps。
网络交换机适用于传输距离较近、对图像质量要求不高的场景,具有价格实惠、维护方便等特点。
双绞线传输线适用于传输距离较远、对图像质量要求较高的场景,具有抗干扰能力强、稳定性高等特点。
同轴电缆传输线传输设备及线缆煤矿监控系统软件可实现多路视频画面实时监控、录像回放、远程控制等功能,支持多用户同时访问。
矿用安全监控系统能够实时监测井下有害气体浓度、温度、湿度等参数,以及人员定位、车辆跟踪等功能。
视频监控平台系统特点前端设备采用工业级设计,能够适应煤矿井下恶劣的环境条件,保证系统的稳定性。
稳定性高安全性强可扩展性强易用性高系统具备多重安全防护功能,能够有效地保障监控系统的安全性。
系统采用模块化设计,方便后期扩展升级,支持多种新型监控技术应用。
系统界面友好,操作简便,可快速上手使用,方便管理人员随时随地掌握煤矿现场情况。
工程探测中钻孔电视成像技术的应用探讨

工程探测中钻孔电视成像技术的应用探讨摘要:文章首先简单介绍了钻孔电视成像技术的优点和发展历程,然后论述了钻孔电视成像技术的工作原理,并介绍了此系统在工作中易受到的影响因素和非正常成像的常见问题原因,然后对钻孔电视成像技术在病险水库检测中的作业流程作了介绍,最后对该项技术的发展趋势和应用作了总结。
关键词:工程探测;钻孔;电视成像;应用随着我国社会经济的迅速发展,国内各种大型基建项目正如火如荼的进行,据统计近十年来国内建设的工程项目占全球基建工程项目总和的一半,在数量数次巨大的工程项目中,工程的施工、维修和质量检测等时常用到勘测技术。
目前我国主要应用的工程探测技术依然是应用了数十年的钻孔测井技术,该技术需要使用专门的钻具,费时费力,且在分析过程中往往存在岩芯错位,不能对岩样本来的构造、断裂和产状进行精确分析等弊端。
如今随着技术的发展,电视成像技术在工程探测中的应用越来越广泛。
1 钻孔电视成像技术概述钻孔电视成像技术是指利用各种方式方法(声、光、电、核磁等)对钻孔周围的壁面介质进行扫描成像,最初钻孔成像技术被应用于石油勘探过程中的测井技术,在20世纪80年代欧美等发达国家开始在工程钻孔探测中应用。
与传统的钻孔芯样相比,电视成像技术具有录取信息丰富、高精确度、简单易操作等优点,该技术可以弥补钻孔取芯技术的不足。
其利用高分辨率的成像技术可以对井壁的变化形态、构造裂隙以及断层岩溶等信息进行精确扫描,能够可视化,且覆盖范围较大,对地质现象的表达更直观,工程应用范围更广。
钻孔电视成像技术在国外始于20世纪中期,到20世纪80年代已经成为西方测井公司的主要商业服务手段,在大型的基建工程中应用钻孔电视成像技术成书于90年代中期。
国内钻孔电视成像技术发展较晚,20世纪60年代开始研发井孔检测技术,70年代开发出黑白井下光学电视,80年代有了彩色光学井孔电视系统,从产品研发商整体落后与西方先进国家10年。
本文重点分析钻孔电视成像技术在工程勘测中的适用性以及在水利工程中水库病险探测方面的应用进行探讨,以期待对我国钻孔电视成像技术的应用和发展有一定推动作用。
浅析石油钻井行业安全视频实时传输系统建设及应用

浅析石油钻井行业安全视频实时传输系统建设及应用石油钻井行业安全风险较高,同时由于其行业特点,大多野外施工作业,各施工场所往往距离较远,甚至无通讯信号,近年来,全国安全生产形势严峻,国家、地方政府、各企业对于安全管理愈发严格,传统的监督管理办法不仅花费大量的人力、物力去现场巡视实际情况,而且由于巡检人员数量有限,施工场地分散,施工现场环境复杂,往往是效率低下、效果不佳,建立实时视频传输系统可以实时、直观了解各钻井现场安全管理情况,方便进行即时的指导、监督,有效预防各类事故和不安全因素的发生。
本文结合行业特点,提出安全视频实时传输系统建设指导意见,仅供参考。
标签:安全;实时;视频传输1.内涵与创新点安全监控视频实时远传系统是利用电信运营商的资源优势将分散的施工现场监控信息通过光纤、微波、无线组网等技术手段集中回传展现,通过对施工现场进行不间断的实时巡视,对公司所属钻井队安全生产进行全天候、全方位、全过程、全覆盖监控,查找施工过程中的违章和隐患,及时提醒治理各类现场的安全隐患,为安全生产和标准化施工保驾护航。
2.视频实时传输系统的前期建设2.1视频监控中心显示系统。
可采用超窄边框LCD拼接屏,HDMI矩阵等组成整个拼接幕墙显示系统,实现多路视频信号的统一处理,形成一个拥有高亮度、高清晰度、低功耗、高寿命的液晶拼接幕墙显示系统。
支持多个活动窗口,支持单屏、整屏显示,能够随时掌握现场监控点发生的问题。
2.2实时传输系统组网模式。
根据现场实际勘查的状况和实际需求,采用点对点的桥接方式进行现场至视频中心的星联模式进行组网,用无线网桥实现远程无线信息传输,在多点之间建立宽带网络通信链路。
如图1所示,在铁塔E传输距离范围内的钻井队B和钻井队C通过无线网桥传输至铁塔E;;铁塔E租用运营商线路传至铁塔F,在铁塔F传输范围距离范围内钻井队A和钻井队D通过无线网桥传输至铁塔F,两路信号合并再次通过租用运营商线路传回监控中心。
矿井安全高效钻进技术研究与应用

矿井安全高效钻进技术研究与应用第一部分:钻机设备安全性能改进(一)、钻机试用发现的缺陷(1)钻机前夹持器松杆不到位;通过检查油路及更换小件,均无法满足要求。
(2)钻机顶镐设计不合理,转移钻机时,顶镐回收高度不足,与履带持平,遇坑洼地段时,磨蹭顶镐底座,导致钻机无法移动。
(3)油箱位置位于立轴跑道下侧,立轴移动时,对油箱盖顶部螺丝进行切除。
(4)正常打钻期间,变速箱固定不牢固。
(5)操作台位置不合适,距钻杆近,对操作人员安全有隐患。
(二)、钻机改进实施方案1、对前夹持器进行改造,根据前夹持器的外形尺寸,利用废旧铁板制作,将铁板割成宽540mm,高310mm的铁块。
附加铁板割成宽40mm二块,跑道铣槽高10mm,宽10mm,滑块长180mm,对称铣槽、滑块及跑道进行抛光打磨。
将铁板与附加铁板进行安装,按比例打眼,使用20mm螺丝进行紧固。
将跑道铣槽与滑块分别安装在模块上侧,使用22mm螺丝进行紧固。
根据前夹持器的外形尺寸,利用废旧铁板制作,将铁板割成宽540mm,高310mm的铁块。
附加铁板割成宽40mm二块,跑道铣槽高10mm,宽10mm,滑块长180mm,对称铣槽、滑块及跑道进行抛光打磨。
将铁板与附加铁板进行安装,按比例打眼,使用20mm螺丝进行紧固。
将跑道铣槽与滑块分别安装在模块上侧,使用22mm螺丝进行紧固。
2、对钻机顶镐进行改进,现顶镐长度为500mm,收缩时,只能收缩至履带上部,影响钻车行进,改进方案是,拆卸连接顶镐的8条12mm螺丝,将现有的顶镐向上平移500mm,下部加设一顶镐接骨,接骨为液压系统,能升高至履带以上,这样,将顶镐与接骨连接,打钻时,将下部顶镐骨节放下,稳定钻机,上部顶镐提升至钻场顶部时,能够顶到钻场顶板,接骨上焊接一200mm×200mm平面铁板,能有效对破碎顶板支护。
行走时,收缩下部顶镐,不影响钻车行走。
3、对跑道进行改进,现有的跑道是槽钢规格为5#50mm×37mm×4.5mm 更换成8#80mm×43mm×5.0mm槽钢,槽钢加厚后,与原有的固定油箱螺丝加大了间距,这样,立轴移动时,不会对油箱盖顶部螺丝进行切除。
煤矿井下打钻视频监控系统的设计与实现

煤矿井下打钻视频监控系统的设计与实现摘要:为了保证工作面钻孔到位,需要对整个钻孔过程进行记录。
本文设计了一种钻井视频监控系统,用视频画面记录钻井过程。
关键词:煤矿井;视频监控系统;设计视频监控系统是集计算机应用技术、通信技术、视频传输技术等多项高新技术融合而成的综合性系统。
井下打钻视频监控系统的设置应根据地下钻井现场的实际需求,实行有线VDSL传输。
通过对地下钻探全过程的监测,从根源上防止施工人员虚报、违规作业、甚至假孔等危险事件的发生,为安全生产、调度指挥、合理解决提供了有利的保障。
前端通信是通过阻燃矿用电缆传输信息,再通过工业以太网传输到地面的一种技术。
系统本身具有的可移动性、安全便捷、重量偏小、防水防火、远距离可持续传播等特性,决定了系统适用于恶劣环境的煤矿钻井现场。
一、结构系统钻井视觉监控系统采取独立的井下计数分站和视频监测系统,通过以太网信号或光纤信号传送地面上的控制室。
地面上的控制室计算机软件一直显示井下的钻井现场状况,并能在钻井工作开始后通过硬盘录像机进行视频录制,保证了钻井全过程可通过目视查询或单根钻杆的视频单独查询,使钻井过程可视性高,便于后期查询和记录。
监测系统是矿井钻井的重要组成部分,它包括数据采集、传输通道、视频存储和显示控制。
在前端,我们主要使用矿山安全技术、矿山通信设备、矿山信号计数设备、钻井现场环境监测设备来收集视频数据。
网络视频信号的传输通过由矿用阻燃屏蔽双绞线实现传送。
部分后端设备图像信号的实现是经过远程访问、网上发布和编码后,体现在模拟显示装置上显示。
二、软件设计(一)钻机管理钻机管理:当前,许多钻机都被安装在一个矿井中,并采用钻机管理模式进行操作。
这些钻机的技术参数包括:名称、变电站的IP地址、端口号、视频IP地址、视频用户名和视频密码。
钻机可以移动到各种不同的位置,从而实现钻井作业地点管理:一样的钻机可以在不同的位置进行使用,钻机可以移动。
当有新的钻井场地到达时,需要一个新的钻井场地。
XX集团XX矿KJ682T矿用打钻视频系统设计方案20130913

XX集团XX矿KJ682T矿用打钻视频系统设计方案20130913安顺煤矿防突打钻无线视频监控系统技术规格书贵州永润煤有限公司安顺煤矿2013年9月21日1.1系统概述煤矿打钻是煤矿安全生产的重要组成部分,目前煤矿打钻现场距离地面距离远,地形复杂,环境恶劣,光纤很暗,且与地面沟通不便,为了进一步提高煤矿瓦斯治理水平与探放水措施的落实情况,能否真正将各钻孔施工到位,已经成为瓦斯与探放水治理措施是否落实到位、效果能否达标的关键。
通过安装井下钻场视频监控系统,能够增强各级人员的责任心,规范现场施工人员的行为,确保瓦斯钻孔的施工质量,有利于落实防突措施和减少突出事故。
采用原有么模拟视频监控系统会出现以下问题:线缆采用同轴电缆作为传输通道,当传输线路超过800米时,即会出现衰减和失真,并容易受到电磁干扰。
●采用模拟光端机和光缆传输,虽然传输距离可以达到几十公里,但是由于复用率低,一根光缆只用于传输一路或几路视频信号,光纤的熔接工作量大,而且需要采取特殊的安全措施,并且光纤容易断裂,二次熔接无疑又会增加额外的人力、物力、财力,同时也会造成监控的盲区。
同时不利于无极绳绞车轨道的不断变化情况。
●系统有新增摄像机节点加入,需重新布线,工程施工量大,部分煤矿内坑道没有光线,即使采用低照度摄像机,图像存在雪花点严重的现象。
●瓦斯打钻现场一般不固定,采用模拟线路移动不方便,容易造成光缆断裂。
为了有效监督和管理打钻施工工作,方便现场作业,本系统采用无线视频监控,打钻巷道采用双绞线级联无线基站的方式为无线摄像仪提供无线信号,极大方便了摄像仪的移动,系统可就近接入环网,支持井下与地面同时查看,方便了管理者的监督。
使煤矿安全管理工作向科学化、规范化、网络化管理轨道迈进,从而提高煤矿安全管理水平。
根据煤矿的实际需求,定制开发了适用于煤矿井下采煤工作面、瓦斯钻场、底板预抽巷、打钻探放水点、斜巷运输、无极绳绞车、工作面压裂检测等一套成熟的监控系统解决方案,本系统从视频监控终端、信号传输平台、视频编解码、中心控制、远程监管等各方面提出全方位的解决方案,可以实现井下监控中心、地、市煤矿安全监控指挥中心与省局监控指挥中心联网,使煤矿安全管理工作向科学化、规范化、网络化管理轨道迈进,从而提高煤矿安全管理水平。
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关于打钻点视频监控系统开发应用研究
【摘要】介绍高瓦斯突出矿井瓦斯抽放的利用及施工环境监测,如何提高工作人员的人生安全、工作效率问题,针对目前现状利用各矿原有建设的综合自动系统的主要千兆传输通道,开发一套打钻点视频监控系统来实现井上人员对井下“场及作业点”实时监控和录像,在一定程度上提高煤矿工人现场的人生安全及工作效率。
【关键词】矿井;测试方法;安全及效率;打钻视频的作用
1.矿井打钻点视频监控系统背景介绍
煤矿井下的安全治理是保证煤矿安全生产的重要步骤。
高瓦斯矿井通常都是采用先在高瓦斯煤尘打孔,通过瓦斯抽采的方式来降低煤尘的瓦斯含量后再进行开采,抽出的瓦斯气体通过专门的管道输出并处理后作为能源使用,这种方法既能保证煤矿开采的安全,也能实现气体的变废为宝,再次利用。
2009年12月16日《求是》杂志(第24期)发表了中国中央政治局委员、国务院副总理、国务院安委会主任张德江同志《大力推进煤矿瓦斯抽采利用》的文章[1]。
文章指出加快煤矿瓦斯抽采利用,是贯彻落实科学发展观,推进煤矿安全发展、清洁发展、节约发展的必然要求,是一项大有可为的事业。
党中央、国务院高度重视,成立专门工作机构,安排专项资金,制定了防治结合、标本兼治的重要决策和一系列政策措施,大力推进煤矿瓦斯抽采利用。
图1 瓦斯抽放现场工作环境
但是煤矿的抽采前期打钻过程中,会出现如下问题:
(1)由于煤层的打钻位置狭小、机器庞大、钻杆线缆等工具较多、施工操作不方便,在打钻过程中由于员工的失误有可能会产生人员安全的隐患和机械事故等。
(2)由于打钻人员考核方式以打钻个数来计算,而后期抽查打钻点的深度测量存在一定技术困难,某些工人打钻时为了追求速度往往没有按照预定的深度打钻,而这将会影响瓦斯抽采效果,并给后期的煤炭开采埋下安全隐患。
综上所述,在矿井打钻点安装视频监控即能规范人员的工作流程,监督工程质量,同时也便于井下人员在发现井下施工过程中人员或机械出现状况后及时的处理。
2.打钻视频系统市场分析
打钻点视频监控系统主要是针对高瓦斯突出矿井提出的安全保障方案。
通过高瓦斯矿井的数量可以预估一下打钻视频监控系统的市场份额。
引用2008年12月的数据,全国参加瓦斯等级鉴定的矿井15071,其中高瓦斯矿井2859+2469(乡镇煤矿),煤与瓦斯突出矿井647+703(乡镇煤矿),总计是6678对高瓦斯矿井(含乡镇煤矿)。
高瓦斯矿井大部分分布在西南地区,如:重庆、四川、贵州、湖南、湖北等省份,考虑全国高瓦斯矿井6678对,平均每个工作面设计要求2个摄像点,每矿按照3个打钻点来计算,全国6678对矿井,按照数量一半计算,总计需求2*3*3339=20034个摄像点,这一数据足以证明了当前打钻视频监控系统市场之大。
在西南煤矿市场上已经有用户提出相应的打钻视频监控系统。
2011年重庆能投集团会议文件要求,其下属分公司(松藻公司、南桐公司、天府公司、永荣公司、中梁山公司)须在2011年底前组织实施《六大系统、十大装备》工作,其中《十大装备》就包含了《打钻视频监视系统》。
3.用户需求分析
目前市面上没有专门的打钻视频监控设备,打钻视频系统需要由摄像仪、传输接口、矿用电源、综保等设备组成,整体方案设备多、成本高,也不便于现场的安装使用。
由于打钻点视频需要不断移动,在钻场的整体移动距离也会至少大于500m,整个距离范围在500m~2000m左右,因此电缆传输的距离最好考虑能传输2km 左右。
在满足以上用户需求的前提下给出一种综合型传输设备,首先该设备无需本安供电,相比较其他本安级网络延长设备来说可以节省本安电源的采购,方便了产品的接线。
其次,该产品最好还能对外提供本安电源,方便前端本安级网络设备供电;另外,考虑到此次给打钻视频监控使用,增加一路非安AC36V输出用于电源照明;最后该产品需要能通过电缆进行远距离的视频传输。
因此产品充分考虑了煤矿设备的现场使用情况,相对于单一功能的矿用传输设备来说,功能上更加集成,性价比也更高。
该设备在实现以前相同的功能情况下成本会大大减少,且一体式的设备移动性更好,方便了用户的后期移动安装和维护。
其次还可以利用矿井原有的“千兆传输”硬件平台[2],将信号传输地面调度中心进行实施监测,减少了矿的投资,达到了投资少,施工简单、人身安全提高。
4.技术可行性分析
针对打钻视频监视系统,新开发产品解决方案如下描述:
(1)开发设计一种新的多功能接口箱:将接口箱与电源箱设计在同一个箱体内,同时箱体能够提供一路照明用电。
设备结构图如图2所示:
图2 设备结构图
(2)接口箱设计具体功能如下:
a.内部配置变压器:AC600V变AC127V,供电容量需要考虑信号转换板、开关电源(AC127/DC18V)、1路照明电源(35-100W)。
b.内部配置开关电源:AC127V变一路本安DC18V,给前端本安网络摄像仪供电。
c.内部配置信号转换板:通过XDSL技术实现网络视频信号转换为长距离电缆信号传输。
d.接口箱重量最轻化,方便实际移动(考虑移动周期较快)。
5.矿井打钻视频系统核心xDSL测试需求
本次实验主要针对定制开发的两套DSL板进行测试,观察1公里矿用电缆传输过程中DSL板所能提供的带宽及实际传输网络摄像仪信号时图像效果。
测试目的:DSL板长距离(1公里)带宽测试。
测试仪器:1公里矿用电缆、笔记本两台、KBA4B网络摄像仪2台、网线及RJ11线缆若干跟。