調剖(驅)現場綜合信息管理系統研發
技術方案
 
一、      應用背景
目前,隨著油田調剖調驅礦場工作量的增大,施工現場各項資料填寫量也逐漸增多,現階段資料完全用手工紙質方式填報,逐漸暴露出以下缺點:
1. 紙質文檔保管難度大、易丟失,而且檢索起來不方便;
2. 對于填報流程的執行由人去控制,操作者出于主客觀原因可能會發生違反填報流程的情況;
3. 對于資料填報流程的過程及結果的監控完全靠手工,低效且費力;
4. 需要技術人員定期去現場索取資料,加大了資源、人力消耗,且資料使用不及時,不能技術發現現場存在的問題;
5. 辦公用紙資源消耗大,不利于節能降耗;
6. 無法使用計算機技術對資料進行匯總、歸納,不利于資料的發掘、利用。
同時,現階段調剖(驅)現場工作人員多為外雇臨時人員,人員文化水平偏低,存在一定的人員變化頻繁、溝通不暢等問題;并且現階段的資料傳遞、指令下達不具有可追溯性。
基于以上原因,需要進行規范化的信息管理系統。
 
二、 設計原則
本著以可靠性、實用性為前提,兼顧先進性的原則制訂本系統設計方案。
◆先進性原則:整個系統在五年內保持先進,系統所采用的設備與技術能適應以后發展。
◆可擴展性原則:能夠適應不斷增加的業務需求,當增設新的功能需求時,只需對現有系統進行少量改動。
◆可靠性原則:系統選用成熟可靠的硬件體系及產品,保證系統能夠長期可靠運行;數據是寶貴的資源,系統采用可靠的系統設計、同時提供數據備份與還原功能,盡最大能力的保證數據的安全。
◆易操作性和易維護性原則:系統操作簡單易學,操作人員可快速掌握使用方法。具有明晰的接口,出現問題時可迅速找出故障原因,便于使用維護。
◆實用性原則:從用戶角度出發進行系統設計,以用戶需求為中心。充分利用現有資源,使系統具有較高的使用價值。
◆實時性原則:系統具有很快的響應性能。
◆規范性原則盡量減小系統輸入的隨意行,為以后數據的綜合利用打好基礎。
 
三、 系統結構
為解決現階段存在的問題,結合現場環境條件設計方案結構如下圖所示:
結構說明(具體說明在后續相關功能中詳細介紹):
【通訊網絡】根據現場應用情況,本方案采取2種應用網絡進行數據及視頻信號傳輸:
在具有油田局域網的井場使用現有的局域網進行傳輸;
在不具有局域網的井場使用移動公司的無線網橋進行數據傳輸。 
   無線網橋
【井場應用系統】井場應用系統安裝于井場鐵皮房內,包括:工控主機、觸摸屏、兼容兩種網絡的網絡交換系統、數據通訊系統、指紋識別終端及應用系統、嵌入式軟件、聲音提示系統、集成箱體等。實現數據錄入、顯示,指紋設備,聲音提示等功能。每個井場需使用一套
【網絡攝像機】根據現場應用環境安裝相應數量網絡攝像機,可以同時在不同的辦公電腦上監控現場視頻信息。標配為每個井場使用一個網絡攝像機,每套井場應用系統最多可以支持同時安裝3個網絡攝像機。 
 
【便攜式設備及嵌入軟件】由工程技術人員隨時攜帶使用。通過移動的GPRS/3G網絡(需要插入電話卡)與服務器相連,實現通知下達、信息上傳、數據查詢處理等功能。
【數據(Web)服務器】為整個系統的數據運行核心。安裝各種應用軟件后,具有如下功能:
◆與井場進行信息的上傳、下達;
◆所有數據存儲;
◆融合2種網絡,使通過局域網連接的辦公電腦及通過移動網絡連接的便攜設備都能夠和所有井場進行數據交互;
◆指紋信息及人員資料存儲、識別;
◆視頻信號處理;
◆網絡發布,其他辦公電腦在不用安裝任何軟件的情況下,僅使用IE即可實現各種功能,例如:通知、命令的下達,報表的查看、打印,視頻監控等。

四、實現說明:
4.1 網絡實現
4.1.1 油田局域網
具有局域網的井場,可以通過井場應用系統,使用現有的網絡與服務器進行視頻圖像及數據的雙向傳輸。
4.1.2 移動無線網絡(無線網橋)
在不具有局域網的井場,實現遠程的數據、視頻傳輸,對網絡的要求比較高。本方案使用中國移動的無線網橋方式進行實現,系統結構如下圖所示:
 
【實現方式】在每個需要進行無線數據傳輸的井場與其相鄰的移動基站上,各安裝一個無線網橋設備。兩個設備間實現點對點數據傳輸,從而開辟一條2M帶寬的專用無線通道。同樣方式在服務器與附近基站之間2M通道。通過移動的網絡,整個通道間相當于2M帶寬的寬帶。
【運行費用】本方式運行費用大約為400元/月/井場+400元/月(服務器端費用)。
其他3G網絡費用:移動尚無此資費;聯通3G限3G流量886元/月, 超過部分100元/G;電信3G限5G流量200元/月,超過部分0.03元/Kb(井場現場尚無信號),1000元封頂。實際使用中,如果實現隨時視頻監控,費用全部高于本方案。
【主要優點】除了相對費用低廉外本方案還有如下突出優點:
◆使用獨立的帶寬資源,通訊高峰時不受其他用戶影響,通訊質量有保證;
◆點對點數據傳輸,數據安全、可靠;
◆移動公司企業級應用,服務更有保障。
4.2 網絡攝像機
【網絡攝像機介紹】
網絡攝像機是一種結合傳統攝像機與網絡技術所產生的新一代攝像機,它可以將影像通過網絡傳至地球另一端,網絡攝像機內置一個嵌入式芯片,采用嵌入式實時操作系統。攝像機傳送來的視頻信號數字化后由高效壓縮芯片壓縮,通過網絡總線傳送到Web服務器。網絡上用戶可以直接用瀏覽器觀看Web服務器上的攝像機圖像,授權用戶還可以控制攝像機云臺的動作或對系統配置進行操作。
【網絡攝像機組成】
網絡攝像機一般由鏡頭、圖像傳感器、聲音傳感器、A/D轉換器、圖像、聲音、控制器、網絡服務器、外部報警、控制接口等部分組成。
【本系統應用】
本系統中,井場應用系統經過網絡交換的方式直接將網絡攝像機的視頻信號通過油田局域網或移動無線網絡傳輸到服務器上,其他局域網信息可以直接用瀏覽器觀看現場視頻信號。結構如下圖所示:

     
【網絡攝像機優點】
基于網絡攝像機的監控系統具有如下優點:
1.先進性
此系統利用現有的綜合布線網絡傳輸圖象,并進行實時監控。系統所需的前端設備少,連線簡潔;后端僅需一套軟件系統即可。
2.可靠性
此系統的主要設備網絡攝像機采用了嵌入式實時操作系統,所需設備簡單,而圖象的傳輸是通過綜合布線網絡實現的,系統的可靠性是相當高的。
3.性價比高
此系統所需設備極其簡單,系統的控制全由后端的軟件系統實現,省去了傳統模擬監控系統中的大量設備,如昂貴的矩陣、畫面分割器、切換器、視頻轉網絡的主機等。由于圖象的傳輸通過綜合布線網絡,省去了大量的視頻同軸電纜,降低了費用。
4.
安全性
系統設置了不同等級的使用者權限,僅有最高級權限的用戶才可對整個系統進行設置或更改。沒有權限的用戶是接收不到圖象的。圖象數據的存儲是專有的格式。
5.使用及維護性
系統的安裝極其簡單,軟件系統的安裝及使用也非常易懂。在維護性方面,系統的接線十分簡潔,而主要設備的可靠性很高,維護性能好,而且可實現遠程維護。
6.擴展及延伸性
當需要增加監控點時,只需要通過現有網絡增加一臺攝像機即可,而不需要對現有網絡系統做什么改動。
4.3 井場應用系統
井場應用系統將工控主機、觸摸屏、兼容兩種網絡的網絡交換系統、數據通訊系統、指紋識別終端及應用系統、嵌入式軟件、視頻處理系統、語音系統等有機的集成到如下圖所示機柜中,使其在物理結構上為一獨立整體,同時又能實現各種功能。
具有如下特點:

【操作簡便】大屏幕的觸摸屏操作,支持手寫輸入,人性化的軟件設計,使任何不具有專業知識的人員經過簡單的培訓都可以熟練的操作。
【安裝、拆卸方便】一體化的設計,優良的結構布局,可靠的安裝固定,使其可以整體移動,安裝到現場后只需簡單接插電源線、視頻信號線纜后即可使用。
【可靠性強】高品質的器件選擇,一體化的結構,使設備能夠長期穩定運行而幾乎無需維護。同時盡量少的外界接口使現場有意、無意對系統的破壞行為減少到最低。
【靈活性、可擴展性強】高品質的工控主機、豐富的接口資源為用戶將來功能的調整、增加提供了廣闊的資源。
 4.4 指紋識別系統
指紋,由于其具有終身不變性、唯一性和方便性,已幾乎成為生物特征識別的代名詞。指紋是指人的手指末端正面皮膚上凸凹不平產生的紋線。紋線有規律的排列形成不同的紋型。紋線的起點、終點、結合點和分叉點,稱為指紋的細節特征點。  
指紋識別系統是一個典型的模式識別系統,包括指紋圖像獲取、處理、特征提取和比對等模塊。
指紋圖像獲?。?/span>通過專門的指紋采集儀可以采集活體指紋圖像。目前,指紋采集儀主要有活體光學式、電容式和壓感式。對于分辨率和采集面積等技術指標,公安行業已經形成了國際和國內標準,但其他還缺少統一標準。根據采集指紋面積大體可以分為滾動捺印指紋和平面捺印指紋,公安行業普遍采用滾動捺印指紋。另外,也可以通過掃描儀、數字相機等獲取指紋圖像。
指紋圖像壓縮:大容量的指紋數據庫必須經過壓縮后存儲,以減少存儲空間。主要方法包括JPEG、WSQ、EZW等。
指紋圖像處理:
包括指紋區域檢測、圖像質量判斷、方向圖和頻率估計、圖像增強、指紋圖像二值化和細化等。
本方案中使用井場應用系統中的指紋采集終端進行指紋的采集,在井場應用系統中進行分析處理,在服務器中進行指紋的存儲。再整個應用領域實現指紋資源的共享。為人員管理及考勤系統、綜合信息管理中的權限認證提供保障。結構如下圖所示:
      
4.5 便攜式設備
便攜式設備由便攜式硬件及其嵌入式軟件組成。使用GPRS/3G網絡作為數據傳輸途徑,與服務器相連。
便攜式設備可以由技術人員隨身攜帶, 實現隨時、隨地的指令、通知下達;人員資料修改;警告事件查看;現場施工參數查看;資料填報、查看、統計分析等功能。在網絡及SIM卡流量允許的情況下還可進行短時的視頻監控。
 4.6 語音提示系統
在井場應用系統中包含語音提示系統,在接收到通知、指令,應該完成某種計劃、任務,有某些異常等情況下,進行相應語音提示。
 4.7 人員管理及考勤系統軟件
結合指紋識別系統,通過在井場應用系統及服務器上運行的軟件(或技術人員便攜式設備軟件進行人)配合完成人員管理及考勤。具有如下功能:
人員錄入:井場新工作人員到崗后需要相關權限人員對新人員進行錄入,包括指紋錄入,地址、電話、工作崗位等基礎資料錄入,權限分配等??梢栽诂F場、辦公室電腦、便攜式設備中依據方便及安全原則錄入相關信息。
人員離崗:井場人員離開后需要修改為離崗狀態,保留基礎資料,相關工作記錄,停止考勤等。
考勤:上下崗在井場應用系統相關功能中輸入指紋,作為考勤依據。
考勤統計:對當前上崗情況、歷史上崗情況分井場人員進行統計分析,使管理人員能夠一目了然的知道現場工作情況。
4.8 綜合信息管理軟件
綜合信息管理軟件運行于服務器上,包括相關數據庫結構及應用軟件結合井場應用系統中軟件、便攜式設備中嵌入式軟件完成如下功能:
【權限管理】:對權限分配功能,人員管理功能,設備管理功能,網絡配置功能,參數配置功能,通知、指令下達功能,計劃任務功能,數據上報功能,數據查詢功能,統計分析功能等進行權限分配,使不同人員具有其中一項或多項操作權限。權限通過指紋,用戶名、密碼,便攜式設備ID等方式進行確認。
【人員管理功能】:參照4.7中人員管理部分。
【設備管理功能】:對井場應用系統、便攜式設備等基礎參數進行配置、修改,使其可以進行正常工作。
【網絡配置功能】:對所用的油田局域網、移動無線網絡進行配置、修改,使其可以進行正常工作。
【參數配置功能】:對系統正常運行中的參數、視頻相關參數等進行配置,使其可以進行正常工作。
【通知、指令下達功能】:對特定井場、特定人員進行通知指令的下達,同時相關人員需要使用指紋等方式進行,使事件具有可追訴性。
【計劃任務功能】:配置計劃任務,使相關人員在特定時間收到相應語音、文字提示,使工作更好的進行。
【數據上報功能】:通過輸入、自動生成等方式按照特定格式上報施工參數、用料情況、設備運行記錄等數據。上報的數據需要相關人員進行指紋簽名,使其具有可追溯性。
【數據查詢功能】:具有相關權限人員可以查詢各種數據,并能生成報表、打印。
【統計分析功能】:統計分析某一井場、時間段、人員的各種信息,深度挖掘數據,改進施工過程。
【網絡發布功能】:是具有權限的辦公室電腦都能通過網絡方式實現上述功能。
【與其他服務器接口】:對有權限的其他服務器,可以直接提取其相關數據,減少數據輸入過程中的隨意性、簡化操作,節省人力資源。
 
五、預期效益分析:
調剖(驅)現場綜合信息管理系統運行后:
1、    可真正實現有效節約辦公用紙資源;
2、    大量減少資料填報、傳遞、存檔、檢索過程中的人力成本;
3、規范現場施工過程、有效減少并能及時發現現場存在的問題,杜絕原材料的損失、人員的浪費;
4、規范化現場工作過程,提升工作效率;
5、對資料有效歸納、匯總,深度挖掘數據,改進施工過程。

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