楊靖 張君 王玉新

[摘? ? 要] 新疆大部分油區(qū)地處偏遠(yuǎn)戈壁或沙漠，油井建產(chǎn)初期，無(wú)法快速配套集中運(yùn)輸管道，因此需要使用車輛對(duì)單井產(chǎn)油進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)輸。由于地處偏遠(yuǎn)，運(yùn)輸過(guò)程中存在監(jiān)控盲點(diǎn)，所以原油運(yùn)輸過(guò)程中安全智能監(jiān)控的需求也越來(lái)越迫切。本文對(duì)如何實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)輸整個(gè)環(huán)節(jié)做了具體分析并提供了原油運(yùn)輸智能監(jiān)控系統(tǒng)的方案。通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)證明，原油運(yùn)輸智能監(jiān)控系統(tǒng)有助于提高油田智能化程度，同時(shí)保障油企利益不受損失。

[關(guān)鍵詞] 物聯(lián)網(wǎng);安全監(jiān)控;無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸;智能電子鎖;身份識(shí)別;入侵感知

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 01. 043

[中圖分類號(hào)] F270.7? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? A? ? ? [文章編號(hào)]? 1673 - 0194（2020）01- 0102- 03

1? ? ? 前? ? 言

近年來(lái)油田的原油運(yùn)輸在管理上存在工作站點(diǎn)多，運(yùn)輸距離遠(yuǎn)，監(jiān)控困難等特點(diǎn)，特別是原油運(yùn)輸過(guò)程中無(wú)法監(jiān)控運(yùn)輸途中停車偷油的情況，所以在現(xiàn)階段難以用智能的手段實(shí)現(xiàn)原油運(yùn)輸途中的安全管控。

2? ? ? 原油運(yùn)輸管理國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)大多車輛運(yùn)輸管理系統(tǒng)是通過(guò)綜合集成無(wú)線射頻識(shí)別、無(wú)線通信、定位算法等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)管理運(yùn)輸作業(yè)，但是針對(duì)原油運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用仍然存在一些問(wèn)題：一部分是以車輛運(yùn)輸路線、車輛運(yùn)動(dòng)和靜止的時(shí)間來(lái)判斷車輛是否有可能偏離路線或潛在偷油情況，系統(tǒng)是以車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)判斷，存在判斷不準(zhǔn)確的情況;另一種系統(tǒng)是以射頻識(shí)別為代表，當(dāng)車輛駛?cè)胫付▍^(qū)域進(jìn)行作業(yè)管理，但系統(tǒng)無(wú)法監(jiān)控原油運(yùn)輸途中的偷油情況。

新疆油田公司采油一廠目前原油運(yùn)輸過(guò)程的防盜方式是打鉛封。鉛封是一次性使用，用完即扔，存在浪費(fèi);同時(shí)鉛封沒(méi)有唯一識(shí)別性，較容易被復(fù)制，無(wú)法真正起到防盜作用。

3? ? ? 原油運(yùn)輸智能監(jiān)控系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)目標(biāo)是能夠?qū)崿F(xiàn)特種車輛在偏遠(yuǎn)地區(qū)原油裝車、運(yùn)輸、卸油的物流管理系統(tǒng)和人員物資智能識(shí)別一體化監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)綜合集成無(wú)線通訊、無(wú)線識(shí)別、定位算法及觸發(fā)式監(jiān)控等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控，達(dá)到智能化的管理效果。

該系統(tǒng)采用智能物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，所有設(shè)備均具備自動(dòng)化、智能化管理性能，能夠?qū)φ麄€(gè)生產(chǎn)作業(yè)區(qū)內(nèi)原油運(yùn)輸和裝卸進(jìn)行精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)車輛識(shí)別、定點(diǎn)開鎖、自動(dòng)監(jiān)控、巡檢等所有流程信息化，同時(shí)，在原油運(yùn)輸中，能夠清楚地記錄車輛的運(yùn)輸管理、裝卸油作業(yè)整套流程，規(guī)范原油運(yùn)輸安全生產(chǎn)體系，減少了原油裝卸及運(yùn)輸過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的偷盜油事件，確保原油安全運(yùn)輸，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

3.1? ?系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

如圖1，從系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖角度看有下面幾個(gè)環(huán)節(jié)：

如圖2，從系統(tǒng)使用流程圖角度分為下面幾個(gè)環(huán)節(jié)：

3.2? ?系統(tǒng)主要技術(shù)及功能亮點(diǎn)

（1）在指定區(qū)域內(nèi)作業(yè)人員才能開鎖;

（2）開鎖權(quán)限可以遠(yuǎn)程下發(fā)和注銷;

（3）原油運(yùn)輸智能監(jiān)控基站支持在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)差的情況下授權(quán)開鎖權(quán)限;

（4）車輛駛?cè)牒婉傠x油井作業(yè)區(qū)域，監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行智能開啟和關(guān)閉;

（5）油罐車裝、卸油口開關(guān)狀態(tài)跟蹤與記錄;

（6）設(shè)備符合特種車輛防爆防拆設(shè)計(jì);

（7）設(shè)備可以長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)工作;

（8）自動(dòng)對(duì)進(jìn)入油井作業(yè)區(qū)域物體進(jìn)行身份識(shí)別及視頻拍攝上傳;

（9）所有作業(yè)流程都有視頻拍攝記錄并會(huì)自動(dòng)上傳到后臺(tái)服務(wù)器。

3.3? ?系統(tǒng)核心技術(shù)介紹

針對(duì)原油運(yùn)輸系統(tǒng)，自主研發(fā)和使用了以下3個(gè)核心技術(shù)：智能運(yùn)油鎖與鑰匙技術(shù)，Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成設(shè)計(jì)與通訊技術(shù)，多地視頻云存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)冗余備份技術(shù)。

3.3.1? ?運(yùn)油鎖與鑰匙技術(shù)

運(yùn)油鎖的設(shè)計(jì)支持近場(chǎng)無(wú)線通訊功能，能夠被Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成識(shí)別和雙向通訊。支持電子鎖反復(fù)使用，循環(huán)利用，可以遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)修改鎖擁有者的信息。智能鎖必須要在授權(quán)的電子鑰匙上配對(duì)后才能開啟，無(wú)授權(quán)的電子鑰匙無(wú)法開鎖。同時(shí)授權(quán)可以通過(guò)時(shí)間段，次數(shù)對(duì)鑰匙進(jìn)行遠(yuǎn)程配發(fā)和注銷。

由于原油運(yùn)輸作業(yè)的特殊性，該運(yùn)油鎖和智能鑰匙具備以下功能：鎖體不帶電、防爆隔爆、鎖體防沖擊撞擊、鎖體防暴力拆解、鑰匙離線后日志自動(dòng)存儲(chǔ)等等。

3.3.2? ?Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成技術(shù)

Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成是該系統(tǒng)的核心硬件，該設(shè)備主要使用近場(chǎng)無(wú)線定位算法和智能感知設(shè)備的技術(shù)，達(dá)到了設(shè)備功耗最小，數(shù)據(jù)通訊延遲最小，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)的能力。當(dāng)油罐車駛?cè)氩捎妥鳂I(yè)區(qū)時(shí)，通過(guò)近場(chǎng)無(wú)線定位算法將進(jìn)入井場(chǎng)的車輛視頻實(shí)時(shí)傳輸給后臺(tái);當(dāng)油罐車駛離采油作業(yè)區(qū)時(shí)，通過(guò)定位算法關(guān)閉視頻采集設(shè)備，達(dá)到觸發(fā)式視頻監(jiān)控，既保證了作業(yè)中的視頻可以實(shí)時(shí)被后臺(tái)監(jiān)控到，也實(shí)現(xiàn)了無(wú)作業(yè)時(shí)，功耗最小，流量最小，節(jié)省了系統(tǒng)后期維護(hù)開銷。

當(dāng)有物體進(jìn)入指定作業(yè)區(qū)域時(shí)，通過(guò)物體感知技術(shù)，視頻啟動(dòng)并觸發(fā)后臺(tái)報(bào)警機(jī)制，監(jiān)控?cái)z像頭自動(dòng)拍攝并將視頻信息上傳至后臺(tái)，同時(shí)監(jiān)控車輛上運(yùn)油鎖開關(guān)狀態(tài)是否正常。當(dāng)車輛裝完油離開作業(yè)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)檢查所有車輛上的鎖是否正常閉合，同時(shí)關(guān)閉視頻監(jiān)控。

3.3.3? ?多地視頻云儲(chǔ)存

多地視頻云儲(chǔ)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)冗余備份技術(shù)，該技術(shù)要求通過(guò)結(jié)合hash算法和數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)檢索功能對(duì)監(jiān)控中心的視頻數(shù)據(jù)和井場(chǎng)的監(jiān)控視頻進(jìn)行差異化數(shù)據(jù)備份和壓縮，該技術(shù)的使用可以有效地降低視頻流量保證了低帶寬情況下能正常觀看視頻同時(shí)也能夠保留高清畫質(zhì)的視頻圖像以備歷史追溯。另外，前后臺(tái)數(shù)據(jù)交互通過(guò)私有協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，確保前后臺(tái)數(shù)據(jù)不易被人破解，同時(shí)保留作業(yè)者完整的操作記錄用于確認(rèn)事故責(zé)任人。

3.4? ?系統(tǒng)流程

運(yùn)輸司機(jī)在指定地點(diǎn)領(lǐng)取身份識(shí)別卡、智能鎖和電子鑰匙。系統(tǒng)管理人員同步指定司機(jī)定點(diǎn)進(jìn)行拉油作業(yè)，當(dāng)運(yùn)油車輛駛?cè)胫付ǖ淖鳂I(yè)區(qū)后，Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成將自動(dòng)偵測(cè)到原油運(yùn)輸身份識(shí)別卡。

司機(jī)在Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成覆蓋范圍內(nèi)（30米），原油運(yùn)輸身份識(shí)別卡會(huì)自動(dòng)觸發(fā)攝像頭，司機(jī)按鑰匙上按鈕獲得開鎖權(quán)限，開鎖后裝油作業(yè)，同時(shí)自動(dòng)上傳開鎖信息到系統(tǒng)后臺(tái)。觸發(fā)后的視頻通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)回傳給管理服務(wù)器。系統(tǒng)平臺(tái)彈出提示和視頻畫面，供管理人員監(jiān)察。

裝油結(jié)束后，油罐車緩緩駛離井區(qū)時(shí)，系統(tǒng)在1分鐘后檢查車輛上鎖是否全部施封，同時(shí)視頻畫面將在2分鐘后自動(dòng)關(guān)閉以節(jié)約無(wú)線通訊流量，以上時(shí)間均可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行自定義。

3.5? ?原油運(yùn)輸防盜機(jī)制

車輛沒(méi)有上鎖就離開作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，系統(tǒng)后臺(tái)將自動(dòng)進(jìn)行文字和聲音報(bào)警。如果外部車輛駛?cè)胗途鳂I(yè)區(qū)域，超聲波將自動(dòng)被觸發(fā)，同時(shí)啟動(dòng)視頻攝像頭拍攝并上傳給后臺(tái)服務(wù)器，以便于管理人員及時(shí)監(jiān)控作業(yè)區(qū)域內(nèi)情況。

在整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中，由于鑰匙未在Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成有效覆蓋區(qū)，所以鎖在運(yùn)油全程無(wú)法打開。若人為用機(jī)械方式將鎖頭從鎖孔強(qiáng)制拔出或?qū)㈡i桿剪斷，鎖體就會(huì)損壞，無(wú)法修復(fù)，到達(dá)集輸站后無(wú)法正常還鎖。

當(dāng)油罐車輛駛?cè)爰斦镜匕醴?，地磅管理人員通過(guò)攝像頭觀察整輛車施封情況，確認(rèn)正常后，用電子鑰匙開啟油罐車車尾卸油口的鎖，同時(shí)罐車司機(jī)需要將油罐車車頂?shù)膬砂阎悄苕i打開，開鎖卸油，同時(shí)鑰匙自動(dòng)上傳開鎖記錄。此時(shí)網(wǎng)絡(luò)攝像頭通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)將解封操作的實(shí)時(shí)視頻畫面回傳給視頻服務(wù)器。解封操作完成后，司機(jī)需將車輛上3把掛鎖和1把鑰匙上交到值班室，由值班人員負(fù)責(zé)管理。

4? ? ? 結(jié)? ? 論

（1）該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)油罐車定點(diǎn)開關(guān)鎖、開關(guān)信息實(shí)時(shí)記錄并上傳，所有關(guān)鍵點(diǎn)的人為操作均能視頻記錄并上傳。后續(xù)可以將以上信息進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，建立運(yùn)輸動(dòng)態(tài)管理機(jī)制，能為相關(guān)決策提供有力依據(jù);

（2）該系統(tǒng)正式投入使用后，配合相關(guān)管理措施的制定和試行，可以有效規(guī)范原油運(yùn)輸流程，實(shí)現(xiàn)信息化管理，符合智能油田理念。此外，還可以取消一次性鉛封鎖的使用，節(jié)省鉛封費(fèi)用，同時(shí)也避免了鉛封使用后扔掉造成的資源浪費(fèi)，符合綠色礦山理念;

（3）該系統(tǒng)能夠使原油偷盜現(xiàn)象得到較大改觀，甚至可以杜絕偷盜發(fā)生，避免油企利益受損;

（4）過(guò)去運(yùn)輸過(guò)程需要采油工跟車押運(yùn)，該系統(tǒng)上線運(yùn)行后，可以取消人員跟車押運(yùn)，節(jié)約人工成本;

（5）該系統(tǒng)可以根據(jù)后續(xù)需求進(jìn)行功能擴(kuò)展，例如：油區(qū)安防建設(shè)，由于油區(qū)已經(jīng)安裝Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成，在現(xiàn)有硬件基礎(chǔ)上可以通過(guò)軟件完善來(lái)實(shí)現(xiàn)油區(qū)專網(wǎng)覆蓋，對(duì)未授權(quán)行為和事件進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，同時(shí)也減少了后續(xù)資金的重復(fù)投入，節(jié)約建設(shè)成本。

主要參考文獻(xiàn)

[1]陳海明，崔莉，謝開斌.物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)方法的比較研究[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2013，36（1）：168-188.

[2]范燕，俞萍，李永義，等.基于Zlgbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2016，35（1）.

[3]周文敏.基于PIC單片機(jī)的無(wú)源鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].南京：南京師范大學(xué)，2014.

[4]張文哲.面向區(qū)域監(jiān)控的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2007.

[5]周黎明.短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2013，26（5）：65.