竇明遠(yuǎn) 鄒 帥 李浩銘 廖小花 馮 清 黃福川,3

〔1 廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 廣西南寧 530004；2 國家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司華南分公司 廣西南寧 530022；3 廣西石油學(xué)會 廣西南寧 530004〕

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，人們對交通運(yùn)輸?shù)男枨笠惭该偷卦黾印５?，在人口稀少或者較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，地面固定式加油站的建設(shè)由于多種原因限制，導(dǎo)致其建設(shè)期過長(2～3年)，難以滿足市場和用油客戶的需求。因此，可移動的、模塊化的撬裝式加油裝置是解決大型物流企業(yè)、貨場以及邊遠(yuǎn)、分散、貧困農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)燃料供應(yīng)問題的有效方法之一。

1 撬裝式加油站簡介

撬裝式加油裝置是將儲油罐、加油機(jī)、視頻監(jiān)控、大數(shù)據(jù)管理、安全、消防集為一體的可移動加油系統(tǒng)。撬裝式加油裝置是以相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范為依據(jù)來設(shè)計(jì)，以安全、便捷、環(huán)保、機(jī)動性、智能化為核心理念，是一種集地面防火防爆儲油罐、加油機(jī)和自動滅火器為一體的安全可靠的撬裝式加油系統(tǒng)。該裝置適合運(yùn)用于貨場 、港口、碼頭、物流中心、大型車隊(duì)、施工場地、規(guī)模住宅小區(qū)、企業(yè)內(nèi)部、邊遠(yuǎn)分散的貧困農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)等應(yīng)用場景。在過去的一段時間，撬裝式加油裝置在使用的過程中，因管理不當(dāng)而出現(xiàn)偷稅漏稅、走私油品等多種問題而影響其推廣應(yīng)用。發(fā)生這些問題的主要原因之一，就是缺乏對撬裝加油裝置的時間與位置的有效全程監(jiān)控和質(zhì)量管理。目前，國內(nèi)危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸物流監(jiān)測主要依靠國外較為成熟的技術(shù)，都是采用基于全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS)[1]。雖然GPS是免費(fèi)使用的，但是它所開放只是民碼，其精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軍碼，并且一旦發(fā)生特殊情況，民碼被關(guān)閉，則基于GPS設(shè)計(jì)的撬裝加油站的監(jiān)測系統(tǒng)則會失去應(yīng)有的功能。因此，將我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與撬裝式加油結(jié)合應(yīng)用是最佳的解決方案之一。

2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Beidou Navigation Satellite System)是我國著眼于國家安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要，自主建設(shè)運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)的國家重要時空基礎(chǔ)設(shè)施。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位原理是以衛(wèi)星為參照物，基于三球交匯原理，通過測量4顆以上導(dǎo)航衛(wèi)星與用戶接收機(jī)的距離，解算用戶的三維位置坐標(biāo)(見圖1)。

圖1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位原理

20世紀(jì)80年代開始，我國開始制定北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的計(jì)劃。2000 年，建成北斗一號系統(tǒng)，向我國提供服務(wù)；2012 年，建成北斗二號系統(tǒng)，向亞太地區(qū)提供服務(wù)；2020 年，建成北斗三號系統(tǒng)，向全球提供服務(wù)。計(jì)劃2035年，以北斗系統(tǒng)為核心，建設(shè)完善更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導(dǎo)航授時體系。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比于其他的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①空間段采用3種軌道衛(wèi)星組成的混合星座，與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比高軌衛(wèi)星更多，抗遮擋能力強(qiáng)，尤其在低緯度地區(qū)性能優(yōu)勢更為明顯；②提供多個頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號，能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務(wù)精度；③創(chuàng)新融合了導(dǎo)航與通信功能，具備定位導(dǎo)航授時、星基增強(qiáng)、地基增強(qiáng)、精密單點(diǎn)定位、短報(bào)文通信和國際搜救等多種服務(wù)能力。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)性能如表1所示。其中，在亞太地區(qū)，定位精度水平5 m、高程5 m(95 %)。實(shí)測結(jié)果表明，北斗系統(tǒng)服務(wù)能力全面達(dá)到并優(yōu)于上述指標(biāo)。

表1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)性能

到2020年，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已擁有豐富的多領(lǐng)域應(yīng)用方向，并且可以提供多項(xiàng)的技術(shù)服務(wù)支持(如表2所示)。其中，對于區(qū)域短報(bào)文通信服務(wù)，服務(wù)容量提高到1 000萬次/h，接收機(jī)發(fā)射功率僅為1～3 W，單次通信能力1 000 漢字(14 000 Bit)；全球短報(bào)文通信服務(wù)，單次通信能力40 漢字(560 Bit)。

表2 北斗衛(wèi)星服務(wù)支持

基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)服務(wù)支持，我國多個領(lǐng)域正在構(gòu)建由基礎(chǔ)產(chǎn)品、應(yīng)用終端、應(yīng)用系統(tǒng)和運(yùn)營服務(wù)構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)加強(qiáng)北斗產(chǎn)業(yè)保障、推進(jìn)和創(chuàng)新體系建設(shè)，不斷改善大數(shù)據(jù)應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)環(huán)境，擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模，實(shí)現(xiàn)融合發(fā)展，提升衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的綜合效益。

3 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在撬裝式加油裝置上的應(yīng)用

北斗技術(shù)與撬裝式加油設(shè)備相結(jié)合，能通過北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛加油量終端信息的實(shí)時監(jiān)控與管理；同時，通過北斗技術(shù)管理后臺，實(shí)現(xiàn)用戶關(guān)聯(lián)大數(shù)據(jù)信息的及時獲取(如車輛車況及油料實(shí)時監(jiān)控信息、車輛的地理位置信息、貨主信息、司機(jī)身份信息)和車輛運(yùn)輸路線沿途的“車后市場”關(guān)聯(lián)信息(如沿途的維修、保養(yǎng)、住宿、餐飲等)，利用北斗技術(shù)的管理后臺實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析提煉及并網(wǎng)管理，有效整合物流運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)鏈的上下游資源。

把每一個合法落地的撬裝加油站點(diǎn)都利用北斗加持的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行并網(wǎng)管理，實(shí)現(xiàn)撬裝加油裝置與用油車輛之間產(chǎn)生的各種信息的互連與共享，把加油機(jī)和每輛用油車輛上的北斗定位終端實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)互連，使線下用油車輛的實(shí)體與線上物聯(lián)網(wǎng)管理服務(wù)體系充分的融合，把物聯(lián)網(wǎng)所產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)信息流進(jìn)行有效截取、提煉和分析，向傳統(tǒng)物流運(yùn)輸行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈兩端延伸，搭建用戶與服務(wù)增值之間的橋梁。

以撬裝加油站為實(shí)體站的線下實(shí)體加油網(wǎng)絡(luò)形成后，把大量的用戶信息(貨源信息、車輛信息、貨主企業(yè)信息、司機(jī)身份信息等)、用油量信息(包括企業(yè)月用量、單車用油量)、車后市場信息(汽車金融服務(wù)、運(yùn)輸線路沿途修理廠〈保養(yǎng)、快修、大修等〉、餐飲、住宿等)與線上互聯(lián)網(wǎng)平臺服務(wù)體系相融合，通過對用油企業(yè)及車隊(duì)客戶通過北斗技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)化管理，服務(wù)內(nèi)容包括但不限于大數(shù)據(jù)分析、貨主端的車主端運(yùn)力匹配、平臺用戶信用體系建立、第三方金融服務(wù)以及結(jié)算端口的第三方支付工具等。這樣，可進(jìn)一步降低企業(yè)用油等運(yùn)營成本，增加用油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

基于線下實(shí)體加油網(wǎng)絡(luò)，以線上北斗物聯(lián)網(wǎng)工具作為管理方式，精準(zhǔn)識別用戶，進(jìn)一步壓榨中間各環(huán)節(jié)使得成本扁平化，創(chuàng)造多點(diǎn)盈利的模式并且可以為客戶提供綜合服務(wù)，使得各個業(yè)務(wù)間良性共存、互利共贏。北斗智慧撬裝式加油裝置流程見圖2。

圖2 北斗智慧撬裝式加油裝置流程圖

通過北斗智能控制管理終端可以隨時對撬裝加油裝置的加油機(jī)進(jìn)行管控，包括：對加油機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)、單價(jià)設(shè)定、定重定顫、讀取累計(jì)、深夜安全工作模式等。安裝進(jìn)油管理子系統(tǒng)后，可以支持油罐自動進(jìn)油管理，在室內(nèi)科研實(shí)時掌握實(shí)際進(jìn)油數(shù)量。通過油罐管理子系統(tǒng)，可以對油罐測漏報(bào)警和實(shí)時監(jiān)測油罐參數(shù)；參數(shù)包括：密度、溫度、液位等。由于橇裝式加油裝置的環(huán)境與加油站有很大的不同；因此，在液位儀選型上需要考慮控制臺的防爆性能等因素；撬裝式加油裝置液位儀包括液位儀探棒、隔爆型控制臺等，并可以實(shí)現(xiàn)靜電接地報(bào)警和氣體濃度檢測等功能。通過北能智控管理終端接入互聯(lián)網(wǎng)，授權(quán)者可上網(wǎng)查詢油站經(jīng)營情況,授權(quán)的單位客戶也可上網(wǎng)查詢其單位加油相關(guān)數(shù)據(jù)。撬裝式加油裝置的加注設(shè)備控制系統(tǒng)可以與客戶端管理系統(tǒng)通過4G網(wǎng)絡(luò)交互通信，從而可以對撬裝鶴管狀態(tài)、IC卡信息、實(shí)發(fā)量和異常提示等進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控。當(dāng)加油出現(xiàn)意外情況時可以在現(xiàn)場操作臺上由操作員暫?；蛲Ｖ拱l(fā)油，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制加注設(shè)備的要求。加注系統(tǒng)也添加了斷電保護(hù)，一旦突然掉電，系統(tǒng)仍可完整保留所有數(shù)據(jù)，正在發(fā)油的設(shè)備將自動進(jìn)入暫停狀態(tài)，來電后必須在現(xiàn)場操作臺上按繼續(xù)鍵才能繼續(xù)將未發(fā)完的量發(fā)完。并且，采用負(fù)反饋多級閥控的發(fā)油控制方法，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)貨平穩(wěn)，無水擊現(xiàn)象，控制精度高要求，發(fā)貨誤差小于0.1 %。當(dāng)出現(xiàn)故障時，撬裝式加油裝置的加注系統(tǒng)可以采取報(bào)警聯(lián)動的方案，從而把損失降到最小。

加裝北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的撬裝加油裝置具備如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)在設(shè)備管理系統(tǒng)終端疊加北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，有效拓寬了撬裝加油站的應(yīng)用場景，使遠(yuǎn)程的單站點(diǎn)管理向遠(yuǎn)程多站點(diǎn)管理變成可能。

(2)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)使得傳統(tǒng)的撬裝加油站重新定義為智慧能源管理網(wǎng)絡(luò)終端，有效解決大型物流車隊(duì)、物流中心及廣大農(nóng)村農(nóng)用車輛及農(nóng)機(jī)用油難、用油成本高的問題。

(3)北斗智慧撬裝加油終端設(shè)備，可以為用戶提供自用油料的安全儲存、加注及管理等服務(wù)，用戶可以把在正規(guī)渠道按批發(fā)價(jià)批量采購的油料進(jìn)罐安全加注并使用，有效降低用戶用油成本、增加用戶經(jīng)濟(jì)效益，確保國家稅利不流失。

(4)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與撬裝式加油裝置結(jié)合可作為成品油綜合執(zhí)法部門的執(zhí)法參照物，能與其他無證經(jīng)營、安全性能不達(dá)標(biāo)的非法儲油罐或設(shè)施進(jìn)行對比，協(xié)助地方執(zhí)法管理部門更好地對使用“無證”撬裝加油裝置或罐體非法經(jīng)營及儲存成品油的行為主體進(jìn)行有效識別與判斷，實(shí)現(xiàn)對成品油非法經(jīng)營行為的有效打擊，提高執(zhí)法行動的準(zhǔn)確性和有效性，有效減少執(zhí)法部門因技術(shù)原因出現(xiàn)的執(zhí)法不當(dāng)和執(zhí)法過當(dāng)行為的發(fā)生。

4 結(jié)束語

北斗智慧撬裝式加油裝置在邊遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū)具有廣泛的應(yīng)用場景。在老、少、邊、窮地區(qū)，北斗智慧撬裝式加油裝置可解決部分貧困人員就業(yè)問題，穩(wěn)定貧困人員收入水平并鞏固脫貧率；現(xiàn)已在廣西壯族自治區(qū)相關(guān)試點(diǎn)推廣5套，并取得了良好的社會與經(jīng)濟(jì)效益，正計(jì)劃在全區(qū)有條件的地區(qū)推廣應(yīng)用。同時，在邊遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)設(shè)置撬裝式加油裝置，可以覆蓋傳統(tǒng)加油站不能覆蓋的廣大農(nóng)村，有效解決“能源最后一公里輸送”的問題和廣大農(nóng)村農(nóng)用車輛及農(nóng)機(jī)用油難、用油成本高的難題。