前端信号采集层主要由视频信号采集单元、视频编码单元、报警单元等组成，主要负责前端视频信息、报警信息采集，接入业务中心。鉴于石油工程作业环境的特殊性，前端接入层的设备以视频采集、编码功能为主，具备简单的报警模块即可满足要求。接入点主要包括定点监控和移动监控：定点监控对钻井施工现场主要区域进行24 h监控和录像；移动监控对于临时动火、维修采用移动摄像设备进行监控和录像。

中间媒体处理层是整个智能视频分析监控的核心，主要负责业务处理控制、视频音频传送、存储，进行系统和硬件设备管理、前端设备和后方用户的接入认证、媒体分发转发及业务实现控制等功能。该层由多个服务器及单元模块组成，包括流媒体服务器、存储管理服务器、报警管理服务器、网络管理服务器、云台管理服务器、视频诊断服务器、图像智能分析模块等。网络存储单元负责对网络媒体数据进行数字化录像、存储、检索、回放以及管理，图像智能分析单元负责图像的智能处理及报警输出、报警图像输出功能。

用户表示层包括客户端和WEB发布。用户可通过客户端、网页、移动手机三种模式访问浏览井场视频，支持全天候实时监控、回放监控、历史录像下载。

智能视频分析技术，即计算机图像视觉技术，是综合利用多学科研究成果，借助其硬件的强大处理能力，通过分析和预先设定各种行为模式编成核心算法，对前端实时采集的视频流进行对比分析和提取，只要监测到与算法中设定的规则相一致的行为或情况发生时，自动向监控系统提示分析结果，并根据不同情况采取相应处理措施，联动报警或人工干预。目前，计算机图像视觉技术已经广泛应用于安全防御、交通指挥、森林火险、公共安全、铁路运输等许多行业 [ 1 ] [ 2 ] 。人脸识别、智能目标识别分析是公安部“十一五”规划的重点发展方向；青藏铁路1300路视频通道通过智能分析，实现对铁路全线进行入侵保护；北京地铁五号线、北京航空信息中心机房、北京奥运会、上海世博会、广州亚运会场馆建设项目，都采用了该技术进行安全保障。视频智能分析技术在石油行业的应用才刚刚起步，主要是在安全生产方面的应用。借助视频分析技术，有的采油厂矿区已经实现了非法闯入的实时报警监控，取代了人工巡井模式，实现了井场无人值守 [ 3 ] 。

智能视频分析技术主要有两种方式：从前端解决(基于硬件)和从后端解决(基于软件)。

前端解决：前端智能分析设备用来对监控区域目标进行跟踪、各种违章和异常判断、触发报警信息，将截图和信息通过网络回传到后方监控中心。优点是：在前端进行硬件分析，可以有效录用现场高清码流，并且节省视频回传占用带宽。缺点是：目前这种检测技术识别率不高，且信息延迟；每个前端监控点都要设备投入，成本高、管理复杂。

后端解决：前端摄像机将现场的视频信息回传到监控中心信息平台，后方的视频处理服务器运行智能分析软件，对视频平台转发的现场视频流进行统一分析处理，并将处理结果和信息及时显示和保存，并能和屏幕联动，及时发现违章并突出或弹窗显示。优点是：无需在多个现场配备现场监测服务器，可有效与现有监控平台融合。缺点是：对计算机性能和网络带宽要求比较高，只能控制若干关键的监控点。

在录井现场视频安装实践过程中得出的经验是，前端视频采集设备安装在钻井现场，设备长期暴露在野外，井场经常搬迁也容易导致设备损坏，所以本套系统采用后端智能分析解决方案。系统选型钢套防爆半球作为前端视频采集设备，不但方便安装拆卸，也有利于延长使用寿命。将视频智能分析模块融入媒体处理层平台，成为安全生产“智能”监控的系统核心。

中石化安全生产禁令里规定：严禁在禁烟区吸烟。石油钻井企业也对井场吸烟行为采取了严厉的惩罚措施，因此对于井场吸烟行为的识别十分重要。可通过对香烟和着火点的图像分析，记录特征信息，并将抽烟常见的动作，如打火机打火、火柴点火、手臂规律性的接近脸部等等动作进行特征标识，将以上种种信息结合进行判断，辨识度随着判别条件的增加会逐步提高，最高辨识度可达90%以上 [ 4 ] 。

石油工程井场作业区域，按照安全等级不同，划分了不同的区域。出于安全管理的要求，部分安全敏感区域，需要对区域进行进入检测(入侵检测)，当发现未经授权的人、可疑人物或车辆进入区域，要求能够自动检测入侵目标，并标识入侵类别，及时发出报警通知管理人员前去处理。入侵检测在安防领域应用较成熟。一种可行的方法是采用结合了Kalman滤波的基于颜色分布的Mean Shift跟踪算法，可对运动目标进行跟踪。这种方法可对于划定警戒区域内的越界、闯入等情况识别率较高。非法进入作业区域监控则需要在入侵检测的基础上，结合其他方法来判断进入人员车辆是否经过授权。一种方法采用人脸识别技术对进入人员进行身份核实，再在信息系统中对该人员的授权进行筛查，信息缺失或者权限不对立即联动报警；另一种方法是识别如通行证、作业证等特殊标识物，或配合一些具有无线发射功能身份识别定位装置一起使用。持有该类标识物的为合法作业人员，未能检测到该类标识物的则为非法闯入人员。

劳动保护是井场安全生产的重要预防保护措施。井场生产危险点多，危害因素多，如不按规定穿戴劳动保护用品，很容易受到伤害，如未戴胶皮手套、不按要求穿戴工作服，暴露的皮肤容易受到腐蚀，有毒有害物质接触后也容易透过皮肤吸收引起中毒；不戴护目镜，眼被异物伤害或灼伤；不戴安全帽，容易碰伤或被高空坠物砸伤；高处作业不系安全带，容易坠落摔伤等等。可采取机器智能学习的方法，对劳保服装、手套、安全帽、安全鞋、护目镜、安全带等进行学习建模，若发现有未穿戴劳保用品的违规行为，立即进行报警、截图及信息传递。各种劳保用品的检测识别方法相似。以是否佩戴安全帽为例，对安全帽的不同角度的大致形状特征及颜色特征来对安全帽进行定位；然后根据安全帽和人体在一定空间中的关系来判断作业人员是否佩戴了安全帽。

按照国家和行业标准规定，凡在距坠落地面高度2 m以上的作业，都属于高处作业。石油钻井井场井架高大，设备多，管架遍布，在高于2 m的地方进行维护、修理作业频次高，危险性大。在登高作业时，为了保障高处作业人员的安全，要系好安全带，戴好安全帽，并设专人监督保护。开展高处作业分析法，即先对人体目标进行识别，在此基础上，再判定人员距相对地面的距离是否在2 m以上，若该高度大于2 m，则自动进行抓拍，直至作业结束，保留信息以便自查及抽查。再根据作业时间、地点、作业人员等信息，去查询高空作业证件的办理情况。还可以在此基础上，检测其是否佩戴安全帽、安全带等保护设施。还可根据高处作业人员的运动轨迹跟踪，监测高处坠物、人员坠落等情况，及时报警进行处置。

由于井场安装过程需要大量的焊接工作，动火作业成为井场作业重点风险施工作业项目之一。为此行业和国家制定了严格的规范标准和配套的管理程序，并作为强制性标准要求施工单位执行。井场动火作业主要靠对电气焊施工产生的火焰进行识别，这种火焰有独特的光谱和大小特征，通过分析焊光火焰可有效识别动火作业，当检测到动火行为时，自动进行抓拍并识别，将动火作业时间信息进行记录并实时上传，可由现场监督人员及时查看，也可保存备查。再根据动火作业的时间、地点、人员等信息，去核实动火作业证开具的情况。对动火作业的防护措施也可以进行，比如是否有防护板、灭火器及安全监督人员等；火点溅落到周边物体上时，若该物体出现碳化现象、冒烟现象(燃烧的前兆)，则及时报警，预防火灾发生。