广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统

摘要

本发明提供了一种广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统，该系统包括一个或多个设置于油田作业区域预定位置的塔台以及监控中心。每个塔台设有：红外周扫成像单元，对塔台周围进行水平360°扫描，获得红外全景图像；运动目标检测单元，判定当前红外全景图像中是否存在运动目标，并在存在运动目标时确定其测角数据；远程局部图像/视频采集单元，根据测角数据确定远程局部图像/视频采集单元的伺服指向以采集局部高清图像/视频数据；发送单元，通过有线或无线方式将远程局部图像/视频采集单元采集到的局部高清图像/视频数据发送至监控中心。本发明的上述技术能够用于油田昼夜监控，监控报警准确率高，具有低漏报、低误报、高度简化工程等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及油田安全管理领域，具体涉及一种广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统。

背景技术

油田等国家重要物资生产、野外作业区域内有大量设施设备，这些设施设备分布点多面广，很难全面监控保护，多年来油田安防形势严峻，开井、打孔、栽阀等盗油案件频发，传统的单点视频监控系统很难达到覆盖每一个设施设备，存在建设及维护难度大、容易被破坏等问题，该技术问题一直困扰着生产企业安保部门。

目前油田采用的技术方案，是采用普通的枪机或小范围快球视频监控设备，定点对一些需要重点看护的作业区域进行监控，这种传统的视频监控系统一般会安装大量的前端摄像头来覆盖需要监控区域，但油田这种野外空旷区域，大量布设难度大、成本高、且容易被破坏，后期维护难度大。这些问题造成传统视频监控系统很难适应油田的特殊要求。

综上，现有技术存在以下缺陷：单井监控大量布设难度大、成本高；单井监控建设周期长、设备型号难统一；单井监控数量大，型号不统一，后期升级维护难；单井监控野外近场安置，易破坏；等等。由此，目前国内油田的作业区域80％还处在失控状态。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明提供了一种广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统，以至少解决现有技术存在单井监控大量布设难度大、成本高、容易被破坏以及后期维护难度大的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统，广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统包括一个或多个设置于油田作业区域预定位置的塔台以及监控中心；其中，每个塔台设有：红外周扫成像单元，其用于按照预定频率、以预设搜索半径对塔台周围进行水平360°扫描，以获得对应的红外全景图像；运动目标检测单元，其用于在红外周扫成像单元每次扫描获得当前红外全景图像后，对比上一帧或多帧红外全景图像来判定当前红外全景图像中是否存在运动目标，并在判定当前红外全景图像中存在运动目标的情况下确定该运动目标的测角数据；远程局部图像/视频采集单元，其用于根据上述红外周扫成像单元检测到的运动目标的测角数据，以该测角数据确定远程局部图像/视频采集单元的伺服指向以采集对应的局部高清图像/视频数据；发送单元，其用于通过有线或无线方式将远程局部图像/视频采集单元采集到的局部高清图像/视频数据发送至监控中心。

进一步地，预定频率为每1或2秒完成一次360°扫描。

进一步地，红外周扫成像单元的预设搜索半径为50-6000米范围内的地域范围。

进一步地，监控中心设有存储单元，其用于存储监控中心接收到的局部高清图像/视频数据。

进一步地，监控中心还设有报警单元，报警单元用于在监控中心接收到来自塔台的局部高清图像/视频数据的情况下，输出报警信号，报警信号包括音频报警信号和/或图像报警信号。

进一步地，广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统还包括一个或多个移动指挥终端；移动指挥终端设有定位模块和无线收发模块，其中，定位模块用于获取对应移动指挥终端的当前位置，以通过无线收发模块实时地将该当前位置发送给监控中心；监控中心还用于在接收来自塔台的局部高清图像/视频数据的情况下，根据一个或多个移动指挥终端的当前位置，在一个或多个移动指挥终端中选择距离所检测到的运动目标最近的至少一个移动指挥终端，并通过无线方式向该至少一个移动指挥终端发送警报信息，其中，警报信息包含运动目标的方位信息。

进一步地，监控中心设有第一语音通讯模块，一个或多个移动指挥终端中的每个移动指挥终端设有第二语音通讯模块，第一语音通讯模块以及一个或多个移动指挥终端各自的语音通讯模块之间能够进行语音通讯。

根据本发明的又一方面，还提供了一种广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制方法，该方法包括：预先在油田作业区域中确定多个预定位置，并在每个预定位置设置一个塔台，每个塔台上安装有红外周扫成像设备和远程局部图像/视频采集设备；利用每个塔台上的红外周扫成像设备，按照预定频率、以预设搜索半径对该塔台周围进行360°扫描，以获得对应的红外全景图像；针对每个塔台，在该塔台上的红外周扫成像设备每次扫描获得该塔台对应的当前红外全景图像后，利用该塔台对应的当前红外全景图像的上一帧或多帧红外全景图像来判断当前红外全景图像中是否存在运动目标：在当前红外全景图像中存在运动目标的情况下，确定该运动目标的测角数据，并将该塔台确定为运动目标对应塔台；根据检测到的运动目标的测角数据确定运动目标对应塔台上的远程局部图像/视频采集设备的伺服指向，使得运动目标对应塔台上的远程局部图像/视频采集设备按照上述伺服指向来采集对应的局部高清图像/视频数据；通过有线或无线方式将运动目标对应塔台上的远程局部图像/视频采集设备采集到的局部高清图像/视频数据发送至监控中心。

相比于现有技术，本发明的广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统，具有如下优点：1)广域范围监控搜索发现。通过红外成像雷达快速大范围扫描，可准确及时的发现非法侵入监控区域的人、车辆等移动目标。且能灵活设置时间和报警围栏等智能化参数，区分出合法和非法侵入行为。2)远程高清晰识别目标。红外成像雷达(即红外周扫成像设备)可昼夜精确引导远程光电视频监控(即远程局部图像/视频采集设备)，实现对警情和目标进行高清晰成像识别，可海量采集、记录和回放视频取证数据。3)警情处置通信指挥功能。可配置车辆及单兵野外自组网通信设备，具备北斗/GPS卫星定位、话音、照片、图像传输等通信能力，可在中心实时指挥外场警员执法行动。4)生产管理智能巡检。系统可兼顾日常生产作业管理，监督和防范违规作业，提高安全生产管理能力。5)多级联网大型监控系统信息共享。系统支持多级跨区域的信息传输，可满足大型多级管理执法组织的信息共享需求。

本发明能够利用少量可大范围监控能力的设备，集成各种计算机及软件处理技术，实现广域空旷地域的远程智能化监控，降低这种广域监控系统的建设难度，并能有效的达到大面积范围的安保防范要求，使得本发明的上述技术具有监控范围大、自动准确发现警情、建设速度快、使用维护方便等优点。

本发明的广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统，其具有发现目标快、测角精度高、低漏报、低误报等特点。

通过红外扫描搜索移动目标，引导远程光电识别目标的这种模式(即通过红外周扫成像设备引导远程局部图像/视频采集设备进行目标识别的模式)，首次应用在油田监控应用上，可以通过一个监控点而覆盖方圆半径3到5公里的地域范围；而采用现有技术，则需要在这么大的油田范围内设置100到300个油井及设施设备(传统监控设备)。因此，1比300的数量比带来系统的高度简化，有效解决了地面大面积搜索和远程识别动目标的问题，具有创新优势。

本发明的上述技术，采用了可远程大范围监控的设备，设备配置数量少，安装简便。工程周期短，设备统一。此外，本发明的上述技术可通过后期升级，安装在有人区高塔上，不易被破坏。综上达到了监控要求，同时弥补了现有技术的缺点。

通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。

附图说明

本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：

图1是示意性地示出本发明的广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统的一个示例的示意图；

图2是示出两种通信方式的原理的示意图；

图3是示意性地示出本发明的广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制方法的一个示例性处理的流程图；

图4是示出红外全景图像的一个示例的示意图。

本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本发明实施例的理解。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

随着雷达技术发展，越来越多的雷达系统应用到民用安防领域，但雷达原有的军事用途与普通安防市场的民用需求存在着很大的差异，并不能直接拿来主义，细分不同的民用安防市场需求，其如何与雷达技术对接并相互适应，还需要具体问题具体分析。

雷达技术更适用于对空搜索侦查，而民用安防市场的需求主要是对地监控，但雷达对地在功能和性能上都很难施展其技术本身的特性，原因是地面比空中对于雷达波的反射要复杂的多，地杂波的处理是雷达信号处理技术领域的难点，一般的机械扫描微波雷达会产生很高的虚警率，这种虚警率对于军事用途允许存在，但普通民用安防系统一般常年累月工作，这种虚警率会带来很大使用障碍，因此国内外都鲜有功能、性能及成本都满足民用要求的地面雷达设备，这使微波雷达应用到广域复杂的油田监控，带来了很大的障碍。

本发明的实施例提供了一种广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统，广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统包括一个或多个设置于油田作业区域预定位置的塔台以及监控中心；其中，每个塔台设有：红外周扫成像单元，其用于按照预定频率、以预设搜索半径对塔台周围进行水平360°扫描，以获得对应的红外全景图像；运动目标检测单元，其用于在红外周扫成像单元每次扫描获得当前红外全景图像后，对比上一帧或多帧红外全景图像来判定当前红外全景图像中是否存在运动目标，并在判定当前红外全景图像中存在运动目标的情况下确定该运动目标的测角数据；远程局部图像/视频采集单元，其用于根据上述红外周扫成像单元检测到的运动目标的测角数据，以该测角数据确定远程局部图像/视频采集单元的伺服指向以采集对应的局部高清图像/视频数据；发送单元，其用于通过有线或无线方式将远程局部图像/视频采集单元采集到的局部高清图像/视频数据发送至监控中心。

图1示出了本发明的广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统的一个示例的结构组成框图。广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统包括一个或多个塔台，还包括一个监控中心。

如图1所示，系统中的一个或多个塔台设置在油田作业区域的一个或多个预定位置，每个塔台设有红外周扫成像单元、远程局部图像/视频采集单元以及红外雷达控制机，其中，红外雷达控制机中可集成设置运动目标检测单元和发送单元。

下面，以广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统中其中一个塔台为例，来描述其工作原理。

该塔台的红外周扫成像单元可按照预定频率、以预设俯仰角的垂直视场范围对该塔台周围进行360°水平扫描，以获得对应的红外全景图像。红外周扫成像单元的预设俯仰角的垂直视场范围可以覆盖一定半径(50-6000米)范围内的油田作业区域地域。需要说明的是，该覆盖区域的半径(50-6000米)，是指在区域地形接近水平的情况下，如果地形起伏不平，该覆盖地域的半径范围可能变化。

此外，红外周扫成像单元的预定频率例如为每1或2秒完成一次360°扫描，或者，预定频率也可以设为其他值。

如图1所示，在红外周扫成像单元每次扫描获得当前红外全景图像后，运动目标检测单元利用当前红外全景图像的上一帧或多帧红外全景图像来判断当前红外全景图像中是否存在运动目标，并在当前红外全景图像中存在运动目标的情况下确定该运动目标的测角数据，测角数据包括方位信息及俯仰信息。例如，可以采用现有的运动目标检测算法来在红外全景图像中检测是否存在运动目标，这里不再详述。这样，在检测到运动目标的情况下，利用图像中的运动目标的位置以及对应的电子地图(或预制的地图)进行匹配，即可获得运动目标的实际地理位置。或者，红外全景图像是通过360°扫描而获得的，因此其中每个像素位置实际包含有方向信息，再根据比例尺信息，即可以确定运动目标的实际地理位置，等等。此外，其他能够获得运动目标的方位信息及俯仰信息的方法也可为本发明所使用，这里不再赘述。

需要说明的是，“当前红外全景图像的上一帧或多帧红外全景图像”是指上一次或上几次(如2次、3次或5次，等等)360°扫描所获得的红外全景图像。此外，运动目标的方位信息是指运动目标相对于红外周扫成像单元(即红外周扫成像单元所在的塔台)的方向信息以及相对于红外周扫成像单元(即红外周扫成像单元所在的塔台)的位置，例如，在该塔台对应的预设坐标系中，该运动目标的方位信息可以表示为角度信息(水平角度)和距离信息，或者也可以表示为x、y坐标信息，等等；俯仰信息是指运动目标与塔台之间的连线与水平面之间的夹角。

这样，远程局部图像/视频采集单元根据运动目标检测单元检测到的运动目标的测角数据，以该测角数据确定远程局部图像/视频采集单元的伺服指向，根据该伺服指向采集对应的局部高清图像/视频数据。远程局部图像/视频采集单元采集到的局部高清图像/视频数据如为高清(High Definition)格式的图像/视频(“图像/视频”即表示图像和/或视频)，高清格式分辨率例如为720p、1080i、1080p、a1080、a720或816p等。其中，在已知测角数据的情况下确定设备伺服指向的过程例如可以通过现有技术获得。

也就是说，在运动目标检测单元检测到运动目标后，确定该运动目标的方位，随即引导远程局部图像/视频采集单元转动其朝向(以使其采集方向对着该运动目标)进行成像或视频采集等，从而对该运动目标进行分辨率更高地成像或视频采集。

这样，可以通过发送单元采用有线或无线的方式而将远程局部图像/视频采集单元采集到的局部高清图像/视频数据发送至监控中心，监控中心通过有线或无线方式接收局部高清图像/视频数据。其中，有线通信方式和无线通信方式的具体原理可以参考图2所示，A型摄像机作为红外周扫成像单元的示例，而B型摄像机作为远程局部图像/视频采集单元的示例。

根据一个实现方式，广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统还可以包括存储单元，存储单元可设于监控中心，以存储监控中心接收到的局部高清图像/视频数据。

根据另一个实现方式，广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统还可以包括：报警单元，其用于在监控中心接收到来自塔台的局部高清图像/视频数据的情况下，输出报警信号，报警信号包括音频报警信号和/或图像报警信号。

此外，广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统还可以包括一个或多个移动指挥终端。移动指挥终端可配置给侦察车辆、无人机或直升机等。

移动指挥终端设有定位模块和无线收发模块，其中，定位模块用于获取对应移动指挥终端的当前位置，以通过无线收发模块实时地将该当前位置发送给监控中心；监控中心还用于在接收到来自塔台的局部高清图像/视频数据的情况下，根据一个或多个移动指挥终端的当前位置，在一个或多个移动指挥终端中选择距离所检测到的运动目标最近的至少一个移动指挥终端，并通过无线方式向该至少一个移动指挥终端发送警报信息，其中，警报信息包含运动目标的方位信息。

根据一个实现方式，监控中心设有第一语音通讯模块，一个或多个移动指挥终端中的每个移动指挥终端设有第二语音通讯模块，第一语音通讯模块以及一个或多个移动指挥终端各自的语音通讯模块之间能够进行语音通讯。

此外，本发明的实施例还提供了一种广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制方法，广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制方法包括：预先在油田作业区域中确定多个预定位置，并在每个预定位置设置一个塔台，每个塔台上安装有红外周扫成像设备和远程局部图像/视频采集设备；利用每个塔台上的红外周扫成像设备，按照预定频率、以预设搜索半径对该塔台周围进行360°扫描，以获得对应的红外全景图像；针对每个塔台，在该塔台上的红外周扫成像设备每次扫描获得该塔台对应的当前红外全景图像后，利用该塔台对应的当前红外全景图像的上一帧或多帧红外全景图像来判断当前红外全景图像中是否存在运动目标：在当前红外全景图像中存在运动目标的情况下，确定该运动目标的测角数据，并将该塔台确定为运动目标对应塔台；根据检测到的运动目标的测角数据确定运动目标对应塔台上的远程局部图像/视频采集设备的伺服指向，使得运动目标对应塔台上的远程局部图像/视频采集设备按照上述伺服指向来采集对应的局部高清图像/视频数据；通过有线或无线方式将运动目标对应塔台上的远程局部图像/视频采集设备采集到的局部高清图像/视频数据发送至监控中心。

图3给出了上述广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制方法的一个示例性处理的流程图。如图3所示，该方法开始后，执行步骤S310。

步骤S310为该方法的预处理步骤，在该步骤中，预先在油田作业区域中确定多个预定位置，并在每个预定位置设置一个塔台，每个塔台上安装有红外周扫成像设备和远程局部图像/视频采集设备。这样，完成预处理步骤后，执行步骤S320。

在步骤S320中，利用每个塔台上的红外周扫成像设备，按照预定频率、以预设搜索半径对该塔台周围进行360°扫描，以获得对应的红外全景图像(如图4所示，示出了红外全景图像的一个示例)。其中，预定频率、预设搜索半径等可以按照上文所设置，这里不再赘述。然后，执行步骤S330。

在步骤S330中，针对每个塔台，在该塔台上的红外周扫成像设备每次扫描获得该塔台对应的当前红外全景图像后，利用该塔台对应的当前红外全景图像的上一帧或多帧红外全景图像来判断当前红外全景图像中是否存在运动目标：在当前红外全景图像中存在运动目标的情况下，确定该运动目标的测角数据，并将该塔台确定为运动目标对应塔台(即步骤S340)。然后，执行步骤S350。

在步骤S350中，根据检测到的运动目标的测角数据确定运动目标对应塔台上的远程局部图像/视频采集设备的伺服指向，使得运动目标对应塔台上的远程局部图像/视频采集设备按照上述伺服指向来采集对应的局部高清图像/视频数据。

然后，在步骤S360中，通过有线或无线方式将运动目标对应塔台上的远程局部图像/视频采集设备采集到的局部高清图像/视频数据发送至监控中心。

其中，广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制方法可以执行与上文结合图1所描述的广域、油田红外全景成像雷达侦察指挥控制系统中对应组成部分相同的处理，并能够实现相似的功能和技术效果，这里不再详述。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。