石化行业智能分析预警系统技术解决方案书Word格式文档下载.docx

1、长期从事智慧城市建设、自动化监控研究的博士生导师王汝琳就提出，当时的监控业界存在“看不清、调不出、提取难、检索慢”的问题，对应的也就出现了三大趋势：高清化、网络化和智能化。从2010年前后起，智能分析已经在慢慢地应用到监控和智能交通的行业中来，其中最早形成规模应用的是车牌识别的功能，到2013年左右，电子警察在全国就在如火如荼地展开，三大监控巨头和在那个时候大力切入到了智能交通行业，加速了行业格局的形成。这几年来，智能的应用快速扩展到了很多的方面，如人的行为识别、车辆的异常行为检测、仪表识别、人脸识别、车脸识别，还有通用监控视频的结构化分析等，花样各出，大有遍地开花之势。1.智能分析的本质视频

2、分析的本质目标，就是视频的语义化，使视频更好地被检索到，被精确调阅到，解决人眼长期看视频产生的熟视无睹的问题，也解决发生案件时要花上百人进行录像查阅的问题。2.软件智能分析与硬件智能分析优劣势分析引用邓小平的话“不管白猫黑猫，抓得住老鼠就是好猫”，软件智能分析和硬件智能分析只是分工不同的猫，他们都有擅长的一面，也都有自己的劣势。用一句话来概括，他们的区别就是“软件智能贵在适应性和广度、硬件智能分析贵在分析的速度”。软件智能分析软件智能分析，是指用CPU进行运算的智能分析方案，它的优势在于适应性强，具体体现在：1） 对各种数据源的适配性高，在安防行业中数据源基本为视频和图片，但是这些数据的来源可

3、谓是五花八门，尤其的早期的设备厂家非常地多，对接方式和编码格式都不标准，只有通过软件对接来完成前期工作，才能给智能分析提供原始材料;2） 新的算法出来时，基本上都是在软件上实现的，因为在软件上编码实现最容易，很少有算法一开始出来就能在智能分析硬件上运行的;3） 软件智能分析可以运行在很多通用服务器和PC机上，不需要配备特殊的硬件就能运行，而硬件智能分析就不一样了。当然软件智能分析的主要缺点就在于分析性能差。硬件智能分析硬件智能分析，对应于软件智能分析，一般指运行在DSP、FPGA以及GPU资源上的智能分析应用。它的优点就是一个字“快”，一旦一种智能算法有了能支撑它的硬件资源后，一般就能把软件分

4、析的处理能力甩开几条街。但是相对的，它的局限也就是软件智能的优势所在。但是现在，软件智能分析和硬件智能分析没有那么严格的区分，很多新的算法经过软件方案进行一段时间验证后，一旦存在较大的可用性，就会慢慢走上硬件化的道路。近几年炙手可热的深度学习的计算量基本上只有在GPU上才能跑起来。因此流行的是通过CPU做适配和前期处理，GPU来做智能运算，也就是Intel CPU+NVIDIA GPU的组合，而且这个组合的处理性能也确实非常之强劲。3.前端智能分析与后端智能分析对比前端智能分析与后端智能分析的关系，也类似于上面的软硬件智能分析一样，都是相辅相成的，互为补充的。前端智能分析前端智能分析，在安防的

5、业内一般是指在摄像机等传感器内置或者在传感器附近放置一个专门分析的前置设备。前端智能分析的优势是离采集端近，分析比较及时，通过前置的智能分析可以有效降低需要传输的数据的量。同时前端智能也受限于较弱的计算资源和有限的空间，再好的智能分析技术到前端也都是“龙居浅潭”。当下前端智能中最成熟也是上面说的智能方面最早成熟的车牌识别功能了，现在前端设备上车牌识别的准度已经达到了99%。后端智能分析后端智能分析是指用后端服务器的方案进行智能分析，也是当前比较主流的智能分析方案，业界的代表有海康的猎鹰，宇视的IA系列等。由于智能的需求越来越大，智能需求的种类也越来越多，各种智能服务器会慢慢占领客户的机房，因此

6、如何综合利用这些服务器资源，如何提升单位空间的计算能力是众多厂家关注和研究的方向，从当前来看主要的方向是：硬件化、框架化、集群化。硬件化，经过上一节的分析，智能分析的硬件化是一些智能分析技术逐渐成熟的必然方向，现在的深度学习经过几年的发展已经表现出了强劲的发展前景，而且智能硬件只要能很好地承载深度学习的计算需求，就能应对绝大部分基于深度学习发展起来的具体智能分析技术，比如现在一个很典型的应用就是人脸识别的应用，用了GPU之后，性能可以翻很多倍。框架化，因为智能算法越来越多，如果为每一款智能算法单独开发一次软件，那软件的工作就会有很多的浪费，如何能够开发一次软件，然后尽量多地去适配各种算法对厂家

7、和客户来说都是比较有意义的事情。集群化，既然智能分析的需求越来越大，那么这些服务器如何统一管理，如何统一进行资源分配又是一个比较棘手的事情，总不能让客户自己一台一台服务器去做配置，一台一台去做管理吧。集群化的需求就应运而生，它需要解决的问题有：统一管理各个服务器，进行统一的配置;动态解决各个服务器的资源和任务分配问题，避免客户自行去选择服务器;解决设备的灾备问题，在有多台设备的时候，不要因为一台设备的失效而导致它所负责的业务不可运行。除了专门的智能服务器，现在有很多的后端产品也开始内置简单的智能功能了，比如很多新的NVR已经具备了不少的智能分析能力，在小规模的方案里这种产品形态将越来越有市场。

8、前端是存在计算性能上的不足，存在空间上的拘束，但是它还是能承担一些分析工作的，而且最重要的是它的保有量大，每台做一点基础的分析工作，后台再在这些分析的成果基础之上做进一步的分析，将能大大降低后端服务器的工作压力。典型的，如现在的人脸智能分析方案中，如果采用后端引前端实况流分析的方案，一台E5的服务器能做到45路已经很高了;但是同样的服务器如果用前后端融合的方案，前端负责人脸的跟踪和抓拍，后端负责分析，一台服务器就能做到24路甚至更高，这就能大大降低用户的部署成本。当前，阻挡前后端方案融合的最大障碍是标准的问题，各个厂家都是按照自己的理解定义接口，定义边界，厂家之间互通的唯一方式就是对接开发;因

9、此，现在如果涉及到跨厂家的智能分析都更多的还是采用纯后端或者纯前端的方案，这是智能发展需要解决的重要问题。三、同行业产品分析目前市场上周界入侵常见的有振动光纤、辐射电缆、红外对射、张力围栏和高压脉冲、雷达微波探测等周界防入侵技术。振动光纤是以光学干涉理论为基础，不间断地实时采集传感距离以内的各类振动信号做周界防范预警。但其布线工程复杂，无法识别目标，漏警和误警率偏高，防范范围有限。在大风暴雨、无意触碰、悬挂的异物、飞鸟停落、工地施工等情况下容易造成误警，对空中抛物和人员空中跨越入侵无法检测造成漏警。辐射电缆是利用两根辐射电缆之间的空间形成一个椭圆形的电磁探测区，当有人进入此探测区时，会干扰探测

10、区的电磁耦合，使接收电缆收到的电磁波能量发生变化，从而产生告警信号。对于安装场所等电磁通讯地域会造成电磁干扰，价格比较昂贵，对于目标识别能力较弱，在人员靠近、动物靠近等情况下容易造成误警，对空中抛物和人员空中跨越入侵等入侵无法检测造成漏警，也容易受到电磁辐射和噪声的干扰。红外对射是利用红外线发射器发射红外线的一种入侵探测器。但是遇到雨天或者雾天会影响报警系统，若红外安装柱发生形变或倾斜会破坏红外射线导致没法正常预警。红外射线容易受到附近植物生长的干扰，也无法识别具体的入侵目标，在动物穿越、大雾大雨的天气、植物生长等情况发生时容易产生误警，也无法检测出人员空中翻越入侵，对其他移动物体也会产生报警

11、。张力围栏是基于张力的平衡原理进行探测，利用一组平行的探测线中的一根或几根线受力偏斜从而触发报警。但是调整钢丝的拉力较麻烦，误警率很高，日后维护围栏也很麻烦，无法防范人员高空跨越入侵、攀爬安装柱入侵和空中抛物等入侵手段。高压脉冲是利用一组平行的电线组成围栏，可以对入侵起到一定的阻吓作用。但是其安装不够美观，对空中跨越无能为力，危险系数太高，不适合人员密集以及出入频繁的地方。雷达微波探测是采用多普勒雷达的原理，将微波发射天线与接受天线装在一起，检测活动目标产生的反射波频差进行报警，但是基于检测信号的大小是否超过设定阈值来进行报警，属于信号驱动型，虚警率和漏警率高，无法满足精确检测识别人员入侵预警

12、系统要求，对其他移动物体也会产生报警。四、设计原则随着信息技术的飞速发展，新技术不断涌现。石化行业的安防系统必须是高性能、可扩展的计算机网络体系结构，以便支持今后不断更新和升级的需要，从而保护投资。同时本方案以满足实际应用为出发点，设计时主要遵循以下原则：可靠性系统可靠性是系统长期稳定运行的基石，只有可靠的系统，才能发挥有效的作用。本方案从系统设计理念到系统架构的设计，再到产品选型，都将持续秉承系统可靠性原则，均采用成熟的技术，具备较高的可靠性、较强的容错能力、良好的恢复能力及防雷抗强电干扰能力。同时系统的使用不能影响站内被监控电气设备的正常运行。先进性在投资费用许可的情况下，系统采用当今先进

13、的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，包括先进的传输技术、图像编码压缩技术、视频智能分析技术、存储技术、控制技术，另一方面使系统具有强大的发展潜力，设备选型与技术发展相吻合，能保障系统的技术寿命及后期升级的可延续性。扩展性系统应充分考虑扩展性，采用标准化设计，严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准，确保系统之间的透明性和互通互联，并充分考虑与其它系统的连接；在设计和设备选型时，科学预测未来扩容需求，进行余量设计，设备采用模块化结构，便于系统扩容、升级。系统加入分支机构时，只需配置场站系统设备、建立和上级调度的连接，在管理平台做相应配置即可，软硬件无须做大的改动。经济性整个系统的设计要

14、在满足功能、性能要求的前提下，使系统的建设费用降低。即充分利旧，在原有系统基础上进行改造升级，采用合理的网络结构、选用性能价格比优的设备，以最低成本来完成网络的建设。易管理性、易维护性系统采用全中文、图形化软件实现整个监控系统管理与维护，人机对话界面清晰、简洁、友好，操控简便、灵活，便于监控和配置；采用稳定易用的硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用，又节省了日常频繁地维护费用。安全性综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。在场站采用完善的安全措施以保障场站设备的物理安全和应用安全，在场站与调度中心之间必须保障通信安全，采取可靠手段杜绝对场站设备的非法

15、访问、入侵或攻击行为。数据采取场站分布存储、监控中心集中存储管理相结合的方式，对数据的访问采用严格的用户权限控制，并做好异常快速应急响应和日志记录。五、设计目标本着安全、经济、实用、完善、兼容的方针，基于目标区域的场景，并通过对目标区域全覆盖布设视觉传感器并进行精确跟踪和定位；实时显示监控画面、联网报警以最大限度提升安防等级为目标来进行设计。方案中的智能视频监控系统采用传统的闭路电视监控系统+高清智能视频分析设备+智能监控平台相结合的方式来实现高清监控智能化。该系统功能强大，能在第一时间直观的分析出设定的“险情”并通知安保人员进行处理。该系统安装、操作简单，维护方便，兼容性强，可同普通的门禁、

16、红外、报警等其它安防系统直接实现联网集成。另外该系统是采用目前市面上最流行的高清智能分析模式；支持主流的高清网络摄像机（ONVIF），能避免目前标清模拟智能分析的画面模糊，在天气，光线,环境等变化带来的误报影响，智能管理平台，对活动目标轨迹，境界区域设定，报警的触发等显示的直观，高效能大大提升智能监控的效率。系统拓扑图在全数字网络化的基础上实现智能化数字化和网络化是高度智能化的基础，同时，系统良好的可操作性、可扩展性和易升级性的实现也必须依赖于数字化和网络化的实现。因此，石油石化安防系统的建设必须以数字化和网络化为基础，构筑高度智能化的系统。系统智能化是系统设计追求的最终目标，系统智能化设计主

17、要体现在系统设备智能化和管理应用智能化。通过科学的设备选型、完善的系统设计、软硬件结合的系统集成技术实现石油石化场所安防系统的智能化管理和应用。分布集中式设计系统采用分布集中式设计，各功能子系统和各区域分控系统既能独立使用管理、自成系统，又要相互联动，综合管理应用，以发挥整个安防系统的总体优势和应用潜力，保证投资效益的最大化。高起点的设计系统系统具有先进性和可持续发展特性；强调系统的实战性，一切围绕用户业务和安全防范展开，系统服务于实战；强调系统的联动，将智能预警系统与现有监视控制系统结合起来，在一个平台上实现报警联动的功能；强调系统资源的共享，让新建设的系统成为一个立体的、多层次的、全方位的

18、、具备防御层概念的智能预警防控系统，开放式平台为系统资源二次利用、共享提供基石；强调事件触发录像的画面有效性和实时监控的智能跟踪；强调系统的稳定性和简单操作性；确保系统是一个安全可靠的信息系统。六、系统设计系统根据石化企业的实际情况，对直接影响石化企业管理安全的周界和重点生产设施监控进行重点建设，通过对周界的智能守护和重点生产设施的智能分析判断，提高石油石化企业的安保效率，降低消灭人为疏漏因素带来的管理盲区。以智能分析为核心技术的是石油石化采输单位、储运单位、炼化单位和销售单位等场所安防系统的理想选择, 可以防止未授权者翻越围墙闯入、入侵无人区域、禁止或限制的区域。同时还可以规定移动方向,当个

19、别人异常方向穿越防区或进入防区却没有离开时系统将会报警。当系统有了标准,当有人徘徊在防区周围或靠近出入口系统将发出警报给值班人员。在石油石化企业重要设施附近有些可疑的遗留物，或有人故意丢弃，或是不经意丢弃；在石油石化企业安全区内，或有人遗弃掉的或者故意放置的疑似爆炸物、疑似可燃物等。本系统可以主动分析可疑遗留物，发现可疑及时报警，防止犯罪分子搞破坏，防范未然。当可疑的人在划定的禁区徘徊时或进行踩点活动, 智能分析系统可以让安保人员针对此可疑行为进行更有效地监控。当有人进入防区时，当可疑的人徘徊于防区周围时, 不是在寻找专用通道口就是为了避开检测试图干扰摄像机等行为时，将触发报警；在管线高风险位

20、置和场站制高点布设双光谱热成像摄像机，搭配综合视频管理平台软件，实现前端的主动报警识别功能。在环境条件恶劣的情况下，不能有能在可见光的图像下识别的威胁，双光谱热成像摄像机有可以有效识别人员、机械进入监测区域，主动输出报警信号给监控中心确认，同时可实时有效的配合巡护人员处理现场威胁事件。4.周界防范预警智能分析系统需要采用最先进的背景建模、行为模式识别算法和人工智能算法等多领域的技术，对视频输入进行一系列处理，从视频流中提取监控场景中的运动目标信息如目标位置及尺寸、运动轨迹、目标类型等；用户在客户端设置报警规则，事件检测模块判断是否有规定事件发生，若有事件发生则产生报警信号；当有报警发生时，报警

21、处理模块抓拍当前视频的无损图像，并且更新索引文件，无损图像及索引文件被发送到客户端，同时将无损报警图像保存到磁盘。如上图所示，系统会自动锁定运动目标，提取模型，当模型轨迹违反了系统规定的正确区域时，则视为异常，上报给监控中心。通过这样的摄像机布置，将会覆盖整个石油石化场所周界，除了自动侦测越界行为外，还可对异常行为进行监视并自动判断，比如有异常物体出现在围墙上等，提升安保等级。 警戒区入侵检测自动检测进入警戒区的人、动物、汽车等移动目标。警戒区域设置多样化：可在视场内设置任意形状的周界保护区域，满足不同场景下对周界保护监控的需求；多目标入侵同时跟踪：当有满足预设条件的多个目标进入警戒区域，可以

22、同时对所有入侵目标分别进行检测、跟踪、分类；入侵目标分类识别：根据预设条件，可以自动区分人、车的入侵。而只对满足预设条件的目标入侵进行告警和跟踪。警戒拌线穿越检测在警戒区内，当有人或车从警戒线定义方向经过时，系统将会自动识别并报警。如果移动目标没有按照设定方向穿越警戒线，则不会产生任何告警。警戒线自由设定：可在警戒区域内，任意设置警戒线的位置；多条警戒线组合功能：可以通过警戒区域及警戒线的设置，将多条警戒线组合来满足复杂场景的需求翻越围墙检测当有人在翻越或穿越虚拟围墙时，触发告警，并用告警框将目标标识出。多目标同时识别。徘徊检测当有人在警戒区域内徘徊、滞留达到一定时限后，则触发告警，并用告警框

23、将目标标识出，对于直接穿过警戒区域的移动目标不告警。运动目标逆行检测（方向检测）在警戒区域内，当有运动目标（人或车）按照预先设定逆行方向在警戒区域内移动，则触发告警，同时逆行目标被告警框标识出，并跟踪其运动轨迹。逆行方向灵活设置：通过设置逆行冗余角度（即运动方向与逆行方向夹角），使运动目标在与逆行方向成一定角度运动时仍然能被检测。从而满足各种场景下对运动目标逆行检测的需求。遗弃物检测在摄像机监视的视场范围内，当有满足预设尺寸范围的物品被遗留在警戒区域内并停留时间达到预设门限后，则自动产生告警，并在物品停放位置产生告警框提醒相关人员注意有异常物品遗留。此外，视场内警戒区域外的物品遗留将不会产生告

24、警。可在视场内设置各种形状，各种大小的警戒区域，充分满足不同场景下对物品遗留检测的需求。多警戒区同时监测：在同一视场内实现对多个警戒区域同时监测。物品搬移检测在摄像机监视的视场范围内，当警戒区域内的目标物品被移动且时间达到预设门限，则自动产生告警，并在目标物品原来放置位置显示告警框提醒相关人员注意物品被移动。此外，视场内警戒区域外的物品移动将不会产生告警。可在视场内设置各种形状，各种大小的警戒区域，充分满足不同场景下对物品被盗检测的需求；多物品同时看护：在同一视场内实现对多个物品同时看护。摄像机遮挡检测摄像机被人为涂喷、移动位置、散焦或因环境恶劣如雨雪、日照干扰等该功能模块能及时发现并报警通知

25、相关人员。5.烟火检测预警基于视频分析的室内、室外烟火自动检测预警系统的目的是能够实现无人值守的不间断工作，自动发现监控区域内的异常烟雾和火灾苗头，以最快、最佳的方式进行告警和协助消防人员处理火灾危机，并最大限度的降低误报和漏报现象；同时还可查看现场实时图像，根据直观的画面直接指挥调度救火。该系统利用计算机视觉、人工智能以及闭路电视监控技术，通过视频图像来检测烟火。系统自动分析、识别视频图像内的火焰、烟雾，产生告警信息，在数秒内完成火灾探测及报警，大大缩短了火灾告警时间。该系统具有非接触式探测的特点，不受空间高度、热障、易爆/有毒等环境条件的限制，使得该系统为室内大空间、室外以及传统探测手段失

26、效的特殊场所火灾探测提供了一种有效的解决途径。6.人脸识别人脸识别技术是基于人的脸部特征图像信息进行的生物识别技术应用，通过分析视频中的人脸这一要素来与人脸特征库进行比对，达到辨识识别不同人身份的目的。在场站主要出入口安装人脸识别门禁，对进出的人员进行人脸识别+IC卡联合校验。对进出人员进行身份验证，防止陌生人进入场站，消除潜在的不安全因素。7.短信通知短信联动分级报警是智能视监控系统的特色功能。它能将报警事件的发生情况在第一时间将文字短信或现场图片的彩信发给系统设定的负责人手机上。若下一级相关负责人员对出现的报警未处理，则在设定的时间内，设备自动将短信发给更高一级的领导，并不限人数，这样可以

27、通过多层管理渗透来促使现场人员及时处理，将时间损失减少到最近程度，做到事能及处，防患未然。其中彩信还显示出嫌疑人途经的路径、时间、地点、行为等信息。8.停车场规范车辆逆行检测：在道路禁止逆行区域，检测车辆逆行情况，并提示告警，防止事故发生。徘徊检测：检测可疑人员在某场所徘徊/滞留，超过系统设定时间告警，协助识别可疑者作案前踩点，作案时望风或其它不良目的行为。车辆统计：对出入停车场的车辆进行计数，统计停车场内保有车辆数量9.热成像在线监测热成像技术是一种被动红外夜视技术，是利用自然界物体不同部位红外热辐射强度的不同来形成图像，它根据目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差来发现目标。夜间及恶劣

28、气候条件下目标的监控 在管道沿线和场站照明情况不良的区域，基于可见光的监视设备已经不能正常工作，如果采用人工照明手段，则容易暴露目标。若采用微光夜视设备，它同样也工作在可见光波段，依然需要外界微弱光照明。而红外热成像仪是被动接受目标自身的红外热辐射，无论白天黑夜均可以正常工作，并且也不会暴露自己。即使在雨、雾等恶劣的气候条件下，由于可见光的波长短，克服障碍的能力差，因而观测效果差，但红外线的波长较长，特别是工作在814um的热成像仪，穿透雨、雾的能力较高，因此仍可以正常观测目标。因此在夜间，尤其在恶劣的气候条件下，采用红外热成像监控设备则可以对各种目标，如人员、车辆等进行监控。防火监控 由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备，因此除了夜间可以作为现场监控使用外，还可以作为有效的火警探测设备。应用红外热成像仪可以快速有效地发现这些隐火，并且可以准确判定火灾的地点和范围，透过烟雾发现着火点，做到早知道早预防，早扑灭。伪装及隐蔽目标的识别 普通的伪装是以防可见光观测为主。一般犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中，由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉，容易产生错误判断。红外热成像装置是被动接受目标自身的热辐射，人体和车辆的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射，因此目标不易伪装，也不容易被错误判断。