基于以太網供電的儀表車視頻監控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于石油、煤層氣和頁巖氣設備技術領域，涉及一種基于以太網供電的儀表車視頻監控系統。
【背景技術】
[0002]壓裂機組是提高油氣采收率的重要裝備，在壓裂現場由于井口壓力高且存在易燃有毒有害氣體等危險因素，為了保障壓裂作業的安全可靠運行，往往在儀表車內設置視頻系統對壓裂設備與井場進行實時監控。
[0003]傳統的視頻監控系統采用模擬式的設備，在壓裂作業現場與儀表車之間、監控系統設備內部之間需要布置不同種類的電源線、視頻同軸線、控制信號線等線纜，一方面占用了壓裂作業的準備時間，另一方面也占用了儀表車內的空間，更重要的是視頻圖像易受作業環境干擾，圖像清晰度不高，且信號傳輸距離近，不易與網絡化自動控制系統集成。伴隨著數字化技術與以太網的發展，視頻監控系統也在由傳統的模擬技術向網絡數字監控系統發展，儀表車的視頻監控也需要走向網絡化，成為急需改進的問題。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種基于以太網供電的儀表車視頻監控系統，解決了現有技術中的儀表車視頻監控方式布線繁瑣、傳輸距離短、不易于與網絡化壓裂自動控制系統集成的問題。
[0005]本實用新型所采用的技術方案是，一種基于以太網供電的儀表車視頻監控系統，在壓裂作業現場分別設置對井口、管匯、井場、混砂車、壓裂車的視頻采集單元；在儀表車內設置有數據交換單元，數據交換單元與視頻管理器信號連接，視頻管理器另外分別與操作鍵盤及監視器信號連接；各處視頻采集單元與數據交換單元之間通過以太網線纜相連。
[0006]本實用新型的基于以太網供電的儀表車視頻監控系統，其特征還在于:
[0007]數據交換單元內部結構是，包括PSE控制器，PSE控制器對外與車載蓄電池組連接，PSE控制器對內與高頻變壓器一連接，高頻變壓器一通過一個RJ45接口接入以太網線纜一端；
[0008]每個視頻采集單元內部結構是，包括高頻變壓器二，高頻變壓器二通過另一個RJ45接口與以太網線纜另一端連接，高頻變壓器二分別連接有ro控制器和圖像處理器，PD控制器還通過DC/DC轉換器與圖像處理器連接，圖像處理器另外與圖像傳感器單獨信號連接。
[0009]數據交換單元與各個視頻采集單元之間采用5類、超5類或6類雙絞線以太網線纜連接。
[0010]本實用新型的有益效果是，包括以下方面:
[0011]I)供電設備與布線簡單，全套視頻監控系統的電源只需一處，無需再為井口、管匯等視頻采集單元配置各自獨立的電源，電源與視頻數據共用一條以太網線纜傳輸，無需為每個視頻采集裝置逐個布置電源線。
[0012]2)視頻信號傳輸距離遠且呈像清晰，由采集單元產生的視頻信號已是數字信號，不受傳輸線路對信號衰減的影響，能夠遠距離傳輸，信號傳到視頻管理器后經數字處理，對不清晰的圖像進行去噪、銳化，借助監視器可以觀看到清晰的高質量圖像。
[0013]3)供電可靠性高，整個系統的電源除了車載蓄電池之外還可使用不間斷電源(UPS)的直流供電，在車載蓄電池失效后還可繼續進行視頻監控。
[0014]4)系統擴展簡便，在網絡交換設備端口額定數量之內，根據壓裂現場作業環境隨時增加監控對象，比如添加管匯車、液氮車的網絡視頻采集裝置，只需將以太網線纜接入網絡交換設備端口即可。
[0015]5)系統監控智能化，視頻管理器安裝相應監控軟件后可對作業現場自動監控并錄制，在一個監視器中可多畫面顯示監控對象，監控場景任意組合，任意調用；通過交換設備集成到壓裂機組以太網控制系統中，用戶能夠通過網絡中的任何一臺電腦來觀看、錄制和管理實時的視頻信息。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型視頻監控系統的結構框圖；
[0017]圖2是本實用新型系統中的供電與信號部分框圖。
[0018]圖中，1.數據交換單元，2.視頻管理器，3.操作鍵盤，4.監視器，5.井口視頻采集單元，6.管匯視頻采集單元，7.井場視頻采集單元，8.混砂車視頻采集單元，9.壓裂車視頻采集單元，10.PSE控制器，11.高頻變壓器一，12.RJ45接口，13.車載蓄電池組，14.圖像處理器，15.高頻變壓器二，16.H)控制器，17.DC/DC轉換器，18.圖像傳感器。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0020]參照圖1，本實用新型的視頻監控系統結構是，在壓裂作業現場分別設置對井口、管匯、井場、混砂車、壓裂車等設備的視頻采集單元(包括圖1中的井口視頻采集單元5、管匯視頻采集單元6、井場視頻采集單元7、混砂車視頻采集單元8和壓裂車視頻采集單元9)；在儀表車內設置有數據交換單元1，數據交換單元I與視頻管理器2信號連接，視頻管理器2另外分別與操作鍵盤3及監視器4信號連接；各處視頻采集單元與數據交換單元I之間通過以太網線纜相連，其中各處視頻采集單元采用以太網受電，數據交換單元I采用以太網供電，供電與信號采用同一根以太網線纜進行傳輸。在操作鍵盤3上操作視頻管理器2，將以太網線纜傳來的網絡視頻信號經過圖像的數字處理、存儲與控制后顯示在監視器4上。
[0021]參照圖2，本實用新型的供電與信號系統連接框圖是，
[0022]數據交換單元I內部結構是，包括PSE控制器10，PSE控制器10對外與車載蓄電池組13連接，PSE控制器10對內與高頻變壓器一 11連接，高頻變壓器一 11通過一個RJ45接口 12接入以太網線纜一端；
[0023]以太網線纜采用5類、超5類或6類雙絞線；
[0024]每個視頻采集單元內部結構是，包括高頻變壓器二 15，高頻變壓器二 15通過另一個RJ45接口 12與以太網線纜另一端連接，高頻變壓器二 15分別連接有H)控制器16和圖像處理器14，PD控制器16還通過DC/DC轉換器17與圖像處理器14連接，圖像處理器14另外與圖像傳感器18單獨信號連接。
[0025]本實用新型裝置的工作原理是:
[0026]首先，在壓裂作業現場的井口、管匯、井場、混砂車、壓裂車等位置分別設置對應的視頻采集單元，每一路視頻采集單元將各自監控范圍內的圖像信號經過以太網線纜傳輸到儀表車內的數據交換單元1，圖像信號經數據交換單元I再傳給視頻管理器，視頻管理器2是集軟硬件于一體的嵌入式平臺，嵌入式平臺硬件包括處理器CPU、存儲器及I/O端口、圖形控制器等，嵌入式平臺內置軟件包括操作系統和視頻監控應用軟件，負責對上述各處壓裂作業現場實時監控圖像的數字處理、存儲與控制，且能夠由事件觸發錄相。視頻管理器2采用操作鍵盤3作為外接設備，用于切換屏幕、控制畫面大小等指令的輸入，視頻管理器2在各處壓裂作業現場圖像的數字處理后將其顯示在監視器4上。因為視頻管理器2基于標準的TCP/IP網絡通信，視頻監控系統通過數據交換單元I接入到壓裂機組的以太網控制系統中去，從而在整個壓裂機組網絡中的任一臺計算機上，只要該計算機安裝了相應監控軟件，都能夠實現對各處壓裂作業現場進行實時監控。
[0027]其次，數據交換單元I采用以太網供電，視頻采集單元采用以太網受電，數據交換單元I與視頻采集單元之間采用5類、超5類或6類雙絞線以太網線纜連接，數據交換單元I內的網絡數據通過高頻變壓器一 11接至RJ45接口 12，其中TX為數據發送端，RX為數據接收端，利用雙絞線中的1/2與3/6兩對線芯同時傳輸網絡數據與電能，其中電能最初源于儀表車的車載蓄電池組13 (或UPS直流輸出)，PSE控制器10在得蓄電池電后控制高頻變壓器一 11輸出相應的電壓，以完成偵測、分級、供電等功能；視頻采集單元的高頻變壓器二15中的RX和TX端與數據交換單元I的TX和RX端對應連接，電能經高頻變壓器二 15傳至PD控制器16后，由H)控制器16分時配合PSE控制器10完成負載用電的偵測、分級，最后電能經DC/DC轉換器17變換后供至圖像處理器14，圖像處理器14完成圖像傳感器18采集后的數據處理、壓縮編碼以及網絡傳輸，數據最后由高頻變壓器二 15耦合后至以太網線纜傳輸。因此，整個視頻監控系統集中由儀表車蓄電池組13 (或UPS直流輸出)供電，每一處的視頻采集單元的電源和信號采用同一根以太網線纜傳輸，不需要對視頻采集單元的電源單獨布線，且在車載蓄電池失效后還可用UPS直流輸出進行不中斷的視頻監控。
[0028]本實用新型的視頻監控系統，可以直接通過數據交換單元接入到壓裂機組以太網控制系統中，通過網絡中的任何一臺電腦來直接觀看錄制和管理壓裂作業現場的實時視頻圖像，相較于傳統的模擬視頻監控，省去了各種復雜的同軸電纜且信號傳輸距離遠，數字呈像清晰；另外，電源由承載以太網數據的同一條線纜傳輸，省去了電源布線，斷電時還可利用儀表車上的不間斷電源(UPS)，提高了監控系統中的供電可靠性，整個系統的結構簡單，是目前儀表車視頻監控系統的有效的解決方案。
【主權項】
1.一種基于以太網供電的儀表車視頻監控系統，其特征在于:在壓裂作業現場分別設置對井口、管匯、井場、混砂車、壓裂車的視頻采集單元；在儀表車內設置有數據交換單元(I)，數據交換單元(I)與視頻管理器(2)信號連接，視頻管理器(2)另外分別與操作鍵盤(3)及監視器(4)信號連接；各處視頻采集單元與數據交換單元(I)之間通過以太網線纜相連。
2.根據權利要求1所述的基于以太網供電的儀表車視頻監控系統，其特征在于:所述數據交換單元(I)內部結構是，包括PSE控制器(10)，PSE控制器(10)對外與車載蓄電池組(13)連接，PSE控制器(10)對內與高頻變壓器一(11)連接，高頻變壓器一(11)通過一個RJ45接口(12)接入以太網線纜一端； 每個視頻采集單元內部結構是，包括高頻變壓器二(15)，高頻變壓器二(15)通過另一個RJ45接口(12)與以太網線纜另一端連接，高頻變壓器二(15)分別連接有H)控制器(16)和圖像處理器(14)，Η)控制器(16)還通過DC/DC轉換器(17)與圖像處理器(14)連接，圖像處理器(14)另外與圖像傳感器(18)單獨信號連接。
3.根據權利要求1所述的基于以太網供電的儀表車視頻監控系統，其特征在于:所述的數據交換單元(I)與各個視頻采集單元之間采用5類、超5類或6類雙絞線以太網線纜連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于以太網供電的儀表車視頻監控系統，在壓裂作業現場分別設置對井口、管匯、井場、混砂車、壓裂車的視頻采集單元；在儀表車內設置有數據交換單元，數據交換單元與視頻管理器信號連接，視頻管理器分別與操作鍵盤及監視器信號連接；各處視頻采集單元與數據交換單元之間通過以太網線纜相連。本實用新型系統，其中各處視頻采集單元采用以太網受電，數據交換單元采用以太網供電，供電與信號采用同一條以太網線纜傳輸，可方便接入到壓裂機組網絡控制系統中。
【IPC分類】H04N7-18
【公開號】CN204425515
【申請號】CN201520053903
【發明人】李雙鵬, 李磊, 宋學蓮, 王兆軍, 王博芳
【申請人】寶雞石油機械有限責任公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月26日