齊樹毅，劉東，周暐，劉桂厚(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

0 引言

近十年我國海洋石油勘探和開采規(guī)模不斷擴大，目前渤海的各個作業(yè)區(qū)海油平臺數(shù)量穩(wěn)增，并逐步向東海、南海等深海擴展。隨著平臺數(shù)量的增加，高密度的海上工程設(shè)備和大量的進出船舶，海釣行業(yè)的發(fā)展，將我國大部分近海海域的海上平臺置于安全事故隱患嚴(yán)重的威脅之下，海上油氣田開采本身就具有易燃易爆、生產(chǎn)環(huán)境危險、生產(chǎn)連續(xù)不間斷等特點，一旦發(fā)生安全事故，輕則對平臺生產(chǎn)產(chǎn)生關(guān)停的經(jīng)濟影響，重則會影響到海洋環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、漁業(yè)、旅游業(yè)等，給國家經(jīng)濟、海洋環(huán)境以及人民生產(chǎn)生活產(chǎn)生極大的損害。

隨著漁民、釣魚興趣愛好者的海上交通工具的日漸發(fā)達(dá)，漁船、私人船舶、快艇等小型船舶靠近石油平臺進行拋錨、捕魚、釣魚等現(xiàn)象時有發(fā)生，甚至有些船舶知悉為無人平臺后會非法登平臺，為平臺的管理工作、安全生產(chǎn)帶來極大的安全隱患。據(jù)統(tǒng)計，僅2015年海上平臺驅(qū)趕漁船的報告2 000余起，其中絕大多數(shù)發(fā)生在渤海油田；另外接到外來人員登臨設(shè)備釣魚的報告1 900多起，也是絕大多數(shù)發(fā)生在渤海油田。因此設(shè)計一套對海上石油平臺周圍海域集探測監(jiān)控等功能的防入侵與溢油監(jiān)控綜合解決安全生產(chǎn)系統(tǒng)顯得尤為必要。

1 方案研究

海上石油平臺防入侵與溢油監(jiān)控綜合解決安全生產(chǎn)系統(tǒng)，其目標(biāo)要求為實現(xiàn)對平臺周邊區(qū)域內(nèi)漁船、小型船舶捕魚、釣魚等活動，以及其他非法進入作業(yè)區(qū)域船舶進行智能探測、自動跟蹤功能，對平臺附近海域海面進行溢油監(jiān)控，通過攝像頭進行巡邏、檢測實現(xiàn)智能監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后可自動調(diào)用高清視頻攝像頭對目標(biāo)自動鎖定，通過高清攝像頭對海面溢油進行實時監(jiān)控，通過聲光報警進行報警和預(yù)防，如圖1所示。該系統(tǒng)應(yīng)包括以下4個子系統(tǒng)。

圖1 海上平臺防入侵與溢油監(jiān)控架構(gòu)

1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

為加強對外來人員登臨平臺的監(jiān)視、防范和取證，在平臺帶纜甲板設(shè)置攝像頭，對該區(qū)域進行重點監(jiān)控。該系統(tǒng)能對安防監(jiān)控的場所、部位、通道等進行實時、有效視頻探測、視頻監(jiān)視、圖像顯示、記錄和回放，并具有視頻入侵報警功能。

1.2 聲光報警系統(tǒng)

在中控室內(nèi)主機端設(shè)計一臺獨立廣播功放單元和話站，通過電纜連接在平臺帶纜甲板上部，設(shè)置有閃光燈和高音喇叭，用于人員非法登陸報警，同時可以根據(jù)需要與平臺廣播系統(tǒng)中互連，用于全平臺設(shè)施通報。

1.3 船舶自動識別

平臺設(shè)置的AIS系統(tǒng)能對過往船舶船只航行的靜態(tài)和動態(tài)信息進行連續(xù)地監(jiān)視和管理，防入侵與溢油監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)留與AIS系統(tǒng)接口，共享信號，當(dāng)過往船舶接近平臺安全區(qū)時，可報警提醒平臺作業(yè)者，通過發(fā)布航行警告提醒過往船只主動避讓，或通過守護船對靠近平臺船舶進行驅(qū)逐。

1.4 溢油監(jiān)控系統(tǒng)

在平臺高處一般選擇在上甲板四周設(shè)置四路高清攝像頭對平臺四周海面進行實時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)溢油現(xiàn)象提前預(yù)警防止大面積擴散。溢油監(jiān)控系統(tǒng)攝像頭接入安防防入侵系統(tǒng)兩者融合，共用一套主機、軟件和顯示單元，滿足實時陸地傳輸需求。

2 系統(tǒng)設(shè)計

海上平臺防入侵與溢油監(jiān)控綜合解決方案是基于CCTV系統(tǒng)進行功能擴展、升級優(yōu)化和再設(shè)計再開發(fā)的一套系統(tǒng)，其用途有很強的針對性。CCTV系統(tǒng)在海上石油平臺設(shè)計方案是常規(guī)配置，目前的CCTV系統(tǒng)配置也在經(jīng)歷從無到有、從少到多、從模擬到數(shù)字、從傳統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)演變的一個過程，從最初的每個平臺設(shè)計四五臺高清攝像機進行關(guān)鍵區(qū)域的監(jiān)控，到現(xiàn)在一個平臺可以設(shè)置多達(dá)四五十臺攝像機，從數(shù)量和投資都在成倍增長，目的就是借助視頻監(jiān)控技術(shù)對日常生產(chǎn)進行監(jiān)控，減少日常人力巡檢的頻次，并在人員無法進入的危險區(qū)域?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)周期的全監(jiān)控。設(shè)計團隊在設(shè)計CCTV系統(tǒng)方面積累了很多經(jīng)驗和廠家資料作為基礎(chǔ)，有標(biāo)準(zhǔn)化文件作為支撐，有3D設(shè)計作為輔助，具備開展解決方案的良好基礎(chǔ)和先決條件。

而海上平臺防入侵與溢油監(jiān)控綜合系統(tǒng)原理是和CCTV系統(tǒng)相同，但是在此基礎(chǔ)上增加了紅外傳感、熱成像、熒光探測和智能分析功能，防入侵和溢油監(jiān)控系統(tǒng)從總體上可以分為系統(tǒng)前端探測器、監(jiān)控管理設(shè)備和系統(tǒng)軟件等部分，本套系統(tǒng)采取前端設(shè)備分散安裝、監(jiān)控中心統(tǒng)一監(jiān)控管理模式進行系統(tǒng)架設(shè)，設(shè)備與監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，將所有采集的圖像信號傳送到監(jiān)控中心[1]。系統(tǒng)前端設(shè)備包括防爆紅外熱成像設(shè)備、防爆高清攝像機、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等。監(jiān)控管理設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)錄像機、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、遠(yuǎn)程IO控制器、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、客戶端電腦、廣播系統(tǒng)等。其中客戶端電腦為雙顯，一個作為防登臨功能，另一個作為防溢油顯示。該系統(tǒng)通過紅外熱成像探頭進行巡邏、檢測，以及搭配高清視頻攝像頭對平臺附近海域?qū)崿F(xiàn)智能監(jiān)控，當(dāng)在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，系統(tǒng)可自動調(diào)用高清視頻攝像頭對目標(biāo)自動鎖定，通過后臺軟件的比對分析對外來船只、人員進行監(jiān)控預(yù)警，通過4臺專用溢油探測或者變通高清攝像頭對海面溢油進行實時監(jiān)控，對海面出現(xiàn)的油污進行監(jiān)控取證并預(yù)警，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下功能。

2.1 入侵監(jiān)控

前端探測設(shè)備安裝在海上平臺的甲板邊沿，其中，防登陸用途的防爆紅外熱成像設(shè)備、防爆高清攝像機為成對上下安裝，并分別安裝在下甲板對角。

2.2 溢油監(jiān)控

防溢油用途的防爆高清或溢油監(jiān)控專用攝像頭在平臺上甲板四角安裝，并向海面進行監(jiān)控。

2.3 自動報警

同時配置一套獨立功放的廣播報警系統(tǒng)與監(jiān)控管理系統(tǒng)對接實現(xiàn)聯(lián)動，當(dāng)前端設(shè)備監(jiān)控到異常信息不明船只靠近，可以通過該功放進行自動或人工報警，向船只發(fā)出廣播預(yù)警和燈光警示。

2.4 聯(lián)動功能

系統(tǒng)支持通過網(wǎng)絡(luò)將非法事件進行上報，傳送到執(zhí)法或搜救船只或者陸地執(zhí)法搜救指揮中心尋求幫助[2]。

目前海上平臺設(shè)計常規(guī)配置了廣播報警系統(tǒng)和AIS系統(tǒng)等通訊系統(tǒng)，均可以通過硬線接口實現(xiàn)與防入侵與溢油監(jiān)控的互聯(lián)。通過集成整合PAGA功能與場內(nèi)聲光報警裝置進行平臺上區(qū)域廣播告警和預(yù)防，也可在海上平臺防入侵與溢油監(jiān)控綜合系統(tǒng)內(nèi)，單獨預(yù)置廣播功放和聲光設(shè)備作為獨立的控制和分區(qū)報警，為保證海上石油平臺安全生產(chǎn)，避免漁船進入平臺安全生產(chǎn)范圍，平臺周圍海面溢油等事故，提供聲音與視覺警示。

3 總結(jié)應(yīng)用

目前海上平臺防入侵與溢油監(jiān)控綜合解決方案先后在旅大某項目四個平臺、渤中作業(yè)區(qū)、曹妃甸作業(yè)區(qū)和蓬渤作業(yè)區(qū)以及遼東作業(yè)區(qū)平臺等渤海多個平臺進行設(shè)計應(yīng)用，并有部分項目已經(jīng)投產(chǎn)實施。海上平臺防入侵與溢油監(jiān)控綜合解決方案的成功設(shè)計應(yīng)用，保障了海上平臺的安全生產(chǎn)，提高了平臺的安全環(huán)保等級，對可能發(fā)生的危險和環(huán)保事件提前預(yù)警，防微杜漸，避免出現(xiàn)重大安全事件和重大環(huán)保事件，有效避免海上生產(chǎn)經(jīng)濟損失，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。