前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的油田安防雷達預警系統研發，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
某采油廠橫跨4個市縣19個鄉鎮307個自然村屯，油田開發面積540km2，管理油水井6500余口，站間220余座，部分井、站靠近村屯，具有油水井高度分散、地域環境相對復雜、運輸通道四通八達、安保防控難度大等特點。特別是沿江地區出現管控不利，極易造成環境污染等重大事件。2012年，針對C廠環境敏感區塊嚴峻的安保防控形勢，采用無線網橋+單井攝像頭技術部署了52套技防監控系統。系統運行初期收到了一定的防控效果，后期因人為破壞嚴重、圖像傳輸易受環境干擾等原因，防控效果不理想，同時暴露出諸多問題：油井分布“點多面廣”，安裝單井監控工程量大，抗干擾、防破壞能力差；單點覆蓋范圍小，無法滿足油田道路、通井路等特定目標監控；功能單一，不能主動篩選、預警潛在作案目標?；谏鲜鲈颍涍^前期調研，2013年12月底，選取距廠區較為偏遠、沿江地區盜油較為嚴重的A轉油站、B轉油站，開展雷達預警[1]系統現場試驗。
1.1油田適應性分析
雷達系統按用途分為軍用和民用兩類。軍用主要用做探測[2]、定位、精確制導，民用主要用做測速、導航。由于雷達預警領域技術限制，民用領域暫無預警雷達技術應用，為驗證各類型雷達在油田復雜地形下的實際應用效果，從軍用轉民用角度逆向研發，選取B轉油站安裝35m鋼結構設備塔，塔頂平臺安裝不同類型雷達和光電視頻監控設備，分別對機掃艦載雷達、機載海防雷達、機掃步兵雷達、電掃相控[3]雷達開展油田適應性分析測試。
1.2雷達技術優化
基于適應性分析結果，選用相控電掃雷達作為本體，對該型雷達低速目標定位偏差大，不能自動跟蹤批量目標問題，從硬件、軟件兩方面入手開展技術優化。硬件方面采取了微帶漏波天線代替原貼片式天線，天線測角精度小于2°，低速目標定位偏差減小到20m。軟件方面應用數字信號處理+現場可編程門陣列技術提升雷達回波數據處理能力，可同時跟蹤200個動目標?；谏鲜鰞灮倪M，預警雷達性能如下：雷達識別距離：人3km內，車輛6km內；測距誤差精度：20m±6%m。跟蹤目標數：≤200個；動目標識別速度：≥3km/h；掃描周期：8s/360°。
1.3系統集成與測試
2015年1月，在A、B轉油站部署2套雷達預警系統，在C廠保衛大隊建立了監控中心，構建了油田安防雷達預警系統第一代樣機。配合新開發的雷達地理信息系統對樣機進行了現場測試，結果表明，系統實現了以設備塔為原點，白晝監控半徑5km，夜間監控半徑3km范圍內油井、進井路、油管線、計量間入侵目標預警、自動巡檢。但受制于系統誤報率（19.91%）、掃描周期（8s）較長問題，未投入正式使用。
1.4產品技術升級
2015年3月，針對已投產的雷達預警系統誤報率偏高、掃描周期長等問題開展研究，結果顯示，誤報率高的原因是相控電掃雷達無法發現電磁波切線方向運動目標，掃描周期長的原因是內部陣列天線按45°角排列。上述問題無法通過軟件優化解決，經過多方調研，一種新型紅外全景成像預警雷達技術進入優化方案，該類型雷達不發射電磁波，通過壓縮機制冷被動感知環境中的紅外線形成360°環境紅外圖像，后臺通過圖像分析算法即可識別預警目標。通過進一步優化軟件算法，使用新型紅外全景成像預警雷達代替相控電掃雷達，對兩座轉油站已建雷達預警系統進行升級，升級后的雷達預警系統適應油田復雜的地面、氣候環境，具有掃描預警周期短，動目標定位精度高，誤報率低，系統功耗低等特性。
2油田安防雷達預警系統原理和功能
2.1系統構成
雷達預警系統硬件由前端設備、傳輸鏈路、后臺顯控設備組成，軟件由雷達地理信息系統、可疑目標識別程序構成。
2.2技術原理
前端紅外預警雷達掃描監控區域的地理環境，形成紅外圖像，經傳輸鏈路傳至廠監控中心。當物體跨越地理信息系統中設定的預警虛擬墻時，系統自動觸發可疑目標判定程序，如判定結果為真，雷達主機發出聲光報警，鎖定事發區域跟蹤目標，前端視頻巡檢儀根據雷達定位引導，轉向事發區域顯示現場實時畫面，提醒監控員及時處理預警。
2.3主要功能
（1）雷達視頻聯動，預警、跟蹤、定位可疑目標。使用谷歌地圖原始數據，經過加工整理后得出防區1∶500基礎地形圖，基于監控區域地理環境，使用手持GPS定位器駐點落實監控區域油田設施坐標，構建雷達地理信息系統。后臺監控人員對地理信息系統軟件平臺中油井、站間線、外輸油管線、通井路設置任意形狀、半徑不小于20m的預警虛擬墻，同時設定自動巡檢預警時間段，建立預警規則。當系統運行在自動巡檢模式下，雷達、視頻聯動模塊基于目標運動要素，利用RSTR可疑目標智能識別程序，判定活動目標是否跨越虛擬墻活動。如判定結果為真，雷達預警主機發送報警信息，同時聯動攝像機云臺[4]對活動進行自動跟蹤操作，監控中心大屏幕雷達畫面顯示、記錄活動目標運行軌跡，視頻畫面顯示可疑目標實時圖像，系統發出聲光報警，提醒工作人員及時處理確認可疑目標，直到目標消失或由工作人員取消跟蹤動作，警報解除，轉入自動預警。（2）多元數據融合，生產管理輔助視頻監控。雷達預警系統采用多元數據融合技術，將地理信息系統[5]與雷達數據系統融合，集成視頻綜合管理、雷達數據處理模塊，實現地理信息系統地形圖上鼠標點選哪里視頻監控看哪里，不需要手動定位視頻云臺位置。系統白晝使用長焦透霧攝像機進行監控，針對監控畫面中同時出現的近、中、遠景目標，進一步優化自動光圈數字聚焦技術，對于煙塵和大霧天氣，配套專業的透霧鏡頭提高了在長焦視界的清晰程度，使其白晝監控半徑達到了6km。監控員通過鏡頭自動變焦可以清晰地觀察到油井生產狀況，當井上有工人施工時，該系統錄像還可作為安全生產管理憑證使用。系統夜晚監控使用紅外熱像儀，熱像儀紅外線波長較長，在傳播時受氣溶膠的影響較小，可穿透一定濃度的霧靄煙塵，實現準確聚焦。根據油田特殊環境狀況，優化了濾波片配置，在環境微光或完全無光條件下呈現清晰的熱圖像，夜間監控半徑可達3km。利用這一特點，對監控區域內的油田生產運行狀況輔助觀察。（3）視頻監控輔助分析預警。在紅外雷達干擾較大的場合，通過視頻監控主機對防區雷達探掃盲區設定自動巡檢，應用實時背景消減法原理，基于MapX對象，使用安全數組（SAFEARRAY）技術構建目標自動分析程序代碼。將采集到的當前幀數據與背景幀數據相減，用閾值參數對比判斷，得到圖像中偏離背景模型值較大的點，從而完整地分割出監控畫面的活動目標（大于50像素點大小，表面積≥1m2）。視頻監控系統將該目標運動要素反向映射至雷達地理信息系統進行繪圖，啟動可疑目標智能識別程序檢測動目標是否侵入虛擬墻，如判定結果為真，監控中心聲光報警，畫面自動切換到事發現場，提醒工作人員及早發現，采取相應措施。（4）相鄰區域系統組網[6]，聯合定位跟蹤。系統發生報警動作時，當設定區域定位追蹤的目標超出該區域雷達監控范圍進入到相鄰區域時，相鄰區域的雷達可自動從上一區域雷達設備中接轉目標運動要素，繼續定位，實現跨區域聯合定位追蹤。
3應用效果
A、B轉油站于2015年3月先后投入運行，統計2014年4月—2019年12月盜油次數和盜油量，結果如表3所示。2015年上述區域盜油次數同比下降90.5%，被盜原油數量下降95.9%；2016年至今上述區域盜油次數同比下降97.2%，被盜原油數量下降99.3%，年均減少盜油量約2100t，年均挽回盜油造成的各類經濟損失約630萬元。2016年以來，警企聯動成功破獲涉油案件21起，阻止事中案件[7]50余起，為公安機關固定證據提供破案線索100余條，其中現場抓獲違法犯罪嫌疑人57人，截獲各種盜油車輛63臺，收繳被盜原油400t以上，收繳電纜線1000m，變壓器2臺，有效管控生態安全事件2起。相關案例如下：（1）破獲“7.3”盜油案。2016年7月3日1時57分，C廠監控中心雷達預警系統報警，監控員通過光電紅外畫面偵測到某油井周圍停放2臺車輛，有4人在井口實施盜油。轄區公安機關根據監控中心提供的視頻信息，結合具體案情分析犯罪分子可能的途徑路線、活動區域，進行對比，于7月5日，保衛大隊聯合公安機關在異地陸續將3臺盜油車輛抓獲。（2）偵破“9.18”竊電案。2016年9月18日19時22分，廠監控中心雷達預警系統發出警報，光電紅外畫面顯示井口有盜電嫌疑人。立即指令前線保衛隊趕赴現場，現場收繳變壓器1臺、電纜電線300余延長米。屬地公安機關根據廠監控中心提取的現場錄像，對竊電嫌疑人進行了治安處罰。（3）生態管控。2016年6月1日07時25分，廠監控中心監控員在巡點區域油田生產油水井時，光電系統[8]傳輸畫面上發現一口水井正在大面積跑冒，監控員將情況通報給生產單位現場處理。由于及時將水井閘門更換，有效避免了該水井周邊大片農田被淹事件的發生。
4推廣應用
系統投入使用后，A轉油站和B轉油站基本杜絕了盜油案件的發生，收到了較好的社會效益，油田安防雷達預警系統適用于生產區大范圍防侵入預警，對于位置偏遠、環境敏感、地勢平坦、盜油現象較為嚴重的油區效果較好?；谟吞锇卜览走_預警系統良好的使用效果，2015年7月，編制C廠雷達預警系統總體實施方案，如表4所示。依據方案，覆蓋全廠主力區塊共需建設9套雷達預警系統，先期安排5座站點的雷達預警系統建設，后期逐年安排4座站點雷達預警系統建設。截至目前已完成7套，剩余2套年底完成施工。S采油廠于2019年10月安裝6套油田安防雷達預警系統，W采油廠于2019年12月安裝2套油田安防雷達預警系統。截至目前，正在實施的有A采油廠2套、B采油廠6套、Q采油廠5套、J采油廠12套，共計25套。上述采油廠同類項目實施完成后，將有效降低油田盜油發案率，進一步降低生產運行成本[9]。
5結束語
油田安防雷達預警系統適用于生產區大范圍防侵入預警，對于位置偏遠、環境敏感、地熱平坦、盜油現象較為嚴重無視頻監控的油區效果較好。下一步將結合數字化油田建設，從停機井自動巡檢、遠程啟停機輔助、站場周界報警、單兵遇險報警、作業車輛跟蹤方面拓展雷達預警系統功能維度，為數字油田建設奠定堅實技術基礎。
作者:李明迪 單位:大慶油田有限責任公司第十采油廠規劃設計研究所
