成品油銷售企業(yè)電子鉛封系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵問題

翟建青

摘 ? 要：成品油銷售企業(yè)的油品配送過程由于承運(yùn)油罐車具有高度移動(dòng)性和分散性而難以實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管，電子鉛封系統(tǒng)綜合利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GPS定位技術(shù)、移動(dòng)計(jì)算技術(shù)是解決此類問題的有效辦法，然而實(shí)際生產(chǎn)中存在油品配送范圍廣、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜等問題，使得研發(fā)能夠在生產(chǎn)環(huán)境中穩(wěn)定可靠運(yùn)行的系統(tǒng)存在一定的難度。本文總結(jié)了中國(guó)石化河北省公司電子鉛封系統(tǒng)建設(shè)實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)，提煉電子鉛封系統(tǒng)研發(fā)過程中存在的關(guān)鍵問題進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：電子鉛封 ?GPS ?RFID ?物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：S596 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）08（c）-0063-02

油品配送是成品油銷售企業(yè)從事成品油批發(fā)、零售、倉(cāng)儲(chǔ)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的基礎(chǔ)工作，然而配送業(yè)務(wù)幾乎全部采用公路運(yùn)輸?shù)姆绞酵瓿?，由于承運(yùn)油罐車具有高度移動(dòng)性和分散性，油品配送過程暴露出的安全監(jiān)管缺失現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，在運(yùn)輸過程中發(fā)生的油品偷盜行為以及由于偷盜而引發(fā)的數(shù)質(zhì)量及安全事故愈演愈烈。

多年來，物理鉛封一直被用作保障油罐車配送安全的重要工具，但物理鉛封存在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)含量低、易于仿制的缺點(diǎn)，容易被不法的承運(yùn)人員破解或替換。RFID無線射頻識(shí)別技術(shù)出現(xiàn)以后，通過在鉛封鎖頭內(nèi)集成RFID芯片的辦法制作射頻鉛封，避免了物理鉛封印刷編號(hào)容易偽造的不足，在一定程度上提高了安全性，但卻存在長(zhǎng)期使用成本高、缺乏過程監(jiān)督、移動(dòng)手持讀寫器管理難度大、難以追溯等實(shí)際問題。

隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展，綜合運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)、GPS/北斗衛(wèi)星定位技術(shù)、移動(dòng)無線通信技術(shù)、嵌入式計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、GIS技術(shù)等新一代信息技術(shù)，替代傳統(tǒng)物理鉛封技術(shù)，研發(fā)油罐車成品油運(yùn)輸過程實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱電子鉛封系統(tǒng)）是解決此類問題的有效手段和必然趨勢(shì)。

1 ?電子鉛封系統(tǒng)的組成以及典型結(jié)構(gòu)

一個(gè)典型的電子鉛封系統(tǒng)由車載系統(tǒng)和云端服務(wù)器系統(tǒng)組成。車載系統(tǒng)包括車載主機(jī)控制系統(tǒng)和電子鎖系統(tǒng)兩個(gè)部分。車載主機(jī)通常由主板、液晶屏、鍵盤組成，被安裝在防爆隔離主機(jī)盒內(nèi)。車載主機(jī)是車載系統(tǒng)的核心，具備較好的無線通信能力、一定的運(yùn)算能力和存儲(chǔ)能力，它通常是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)（比如ARM Cortex-M內(nèi)核的微控制器系統(tǒng)）。液晶屏用于顯示車輛的狀態(tài)、電子鎖的狀態(tài)、配送計(jì)劃的信息、主機(jī)狀態(tài)等。鍵盤用于完成駕駛員與車載主機(jī)的人-機(jī)交互，可以通過鍵盤輸入命令完成對(duì)車載主機(jī)的操作。車載主機(jī)有兩個(gè)主要功能：一方面要按照特定的應(yīng)用層通信協(xié)議（基于TCP協(xié)議）完成車輛與服務(wù)器之間的雙向通信和數(shù)據(jù)交換，另一方面要完成若干實(shí)時(shí)計(jì)算，包括車輛進(jìn)出加油站的實(shí)時(shí)判斷、調(diào)度計(jì)劃的執(zhí)行、電子圍欄計(jì)算、裝油和卸油過程控制、對(duì)車載電子鎖的開/關(guān)操作控制、實(shí)時(shí)采集電子鎖和球閥的狀態(tài)、違規(guī)行為報(bào)警等任務(wù)。筆者總結(jié)在中國(guó)石化河北省分公司建設(shè)過程中的經(jīng)驗(yàn)，提出如下電子鉛封系統(tǒng)建設(shè)需要認(rèn)真考慮和解決的關(guān)鍵問題，以饗讀者。

2 ?電子鉛封系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵問題

2.1 電子鉛封系統(tǒng)需要以車輛調(diào)度計(jì)劃管理為中心

車輛調(diào)度計(jì)劃規(guī)定了油罐車在特定日期從指定的成品油儲(chǔ)存庫(kù)配送油品至一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)加油站的工作計(jì)劃，其中包含車牌號(hào)、起始站、目的站、油品型號(hào)、油品數(shù)量、駕駛員等信息。車輛調(diào)度計(jì)劃是成品油銷售企業(yè)ERP系統(tǒng)、加油站銷量預(yù)測(cè)系統(tǒng)、物流配送等多個(gè)信息系統(tǒng)的交匯點(diǎn)。

車輛調(diào)度計(jì)劃是電子鉛封系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的基礎(chǔ)和依據(jù)。由于一個(gè)調(diào)度計(jì)劃規(guī)定了一輛車一次配送的工作內(nèi)容，我們可以基于配送計(jì)劃的執(zhí)行情況劃分和定義車輛的運(yùn)行狀態(tài)：（1）計(jì)劃尚未執(zhí)行;（2）計(jì)劃已執(zhí)行至車輛到達(dá)起始站;（3）計(jì)劃已執(zhí)行至車輛離開起始站;（4）計(jì)劃已執(zhí)行至車輛到達(dá)目的站;（5）計(jì)劃已執(zhí)行至車輛離開目的站（計(jì)劃完成），這5個(gè)狀態(tài)準(zhǔn)確定義了車輛一次配送的完整過程。這五個(gè)狀態(tài)與車輛電子鎖的動(dòng)作是密切相關(guān)的：車輛到達(dá)起始站，意味著司機(jī)將要進(jìn)行裝油操作，此時(shí)系統(tǒng)要打開電子鎖;車輛離開起始站，意味著車輛裝油操作完成，此時(shí)系統(tǒng)需要關(guān)閉電子鎖;車輛到達(dá)目的站，意味著司機(jī)將要對(duì)車輛進(jìn)行卸油操作，此時(shí)系統(tǒng)要關(guān)閉電子鎖;車輛離開目的站，意味著司機(jī)卸油完成，此時(shí)系統(tǒng)要關(guān)閉電子鎖。

基于以上分析，我們可以基于車輛的運(yùn)行狀態(tài)定義電子鉛封的主要任務(wù)：是通過物聯(lián)網(wǎng)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)實(shí)時(shí)感知車輛的狀態(tài)并基于這些狀態(tài)實(shí)現(xiàn)車載電子鎖開啟和關(guān)閉的自動(dòng)控制。

2.2 電子鉛封系統(tǒng)要能夠克服無線通信網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定問題

由于油罐車油品配送范圍廣泛，而且有很多加油站位于城市遠(yuǎn)郊和偏遠(yuǎn)山區(qū)，因此如何保持車輛與服務(wù)器之間的有效網(wǎng)絡(luò)連接是一個(gè)重要問題。電子鉛封系統(tǒng)中車輛與服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)連接通常需要采用TCP長(zhǎng)連接，以保持車輛與服務(wù)器之間的實(shí)時(shí)可靠通信。車輛與服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)連接通過運(yùn)營(yíng)商提供的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)完成，目前可選的有GPRS、3G、4G等，但是無論選擇哪種網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性均不是絕對(duì)沒問題的，特別是在邊遠(yuǎn)地區(qū)，經(jīng)常存在時(shí)斷時(shí)續(xù)甚至沒有信號(hào)的情況。在技術(shù)層面，克服網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定問題可以從兩個(gè)方面考慮：（1）服務(wù)器要有一個(gè)可靠的網(wǎng)絡(luò)消息重發(fā)機(jī)制，保證服務(wù)器向某輛車發(fā)送的消息一定能夠成功（消息時(shí)間有效期內(nèi)）。（2）車載主機(jī)要具備在網(wǎng)絡(luò)斷開的情況下獨(dú)立執(zhí)行調(diào)度計(jì)劃的能力。

2.3 電子鉛封系統(tǒng)要要能保證電子鎖在極端情況下的可操控性

電子鉛封系統(tǒng)管控的往往是?；奋囕v，車輛運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多變，為了保障安全性，系統(tǒng)要能夠保證能在極端情況（交通事故、網(wǎng)絡(luò)失效等）下對(duì)電子鎖的可操控性，由于此時(shí)車載主機(jī)與服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接通常是斷開的，無法通過服務(wù)器下發(fā)聯(lián)機(jī)指令操控電子鎖?？梢允褂妹艽a的方式通過主機(jī)鍵盤交互完成操作，有兩種密碼方式，一種是離線控制密碼，即通過電子鉛封客戶端軟件為離線的車輛產(chǎn)生帶時(shí)效的電子鎖控制密碼，由駕駛員通過車載主機(jī)鍵盤輸入執(zhí)行。另外還要設(shè)置一個(gè)由系統(tǒng)管理員掌握的超級(jí)密碼，通過該密碼可以在任何時(shí)間控制任何一輛車。

2.4 電子鉛封系統(tǒng)要能適應(yīng)調(diào)度計(jì)劃的不確定性

車輛調(diào)度計(jì)劃是電子鉛封系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的基礎(chǔ)和依據(jù)，然而在計(jì)劃的實(shí)際執(zhí)行過程中經(jīng)常由于車輛限行、加油站銷量變化等原因，導(dǎo)致調(diào)度計(jì)劃存在較大的不確定性，經(jīng)常出現(xiàn)計(jì)劃變更的情況，因此電子鉛封系統(tǒng)需要在客戶端軟件中設(shè)計(jì)方便快捷的計(jì)劃變更操作。另外，由于電子鉛封系統(tǒng)中計(jì)劃同時(shí)存在于車載主機(jī)、服務(wù)器和客戶端中，因此需要設(shè)計(jì)可靠的計(jì)劃同步機(jī)制，以保證計(jì)劃在服務(wù)器、客戶端、車載主機(jī)任何一方發(fā)生的改變能夠迅速同步到另外兩方，如果計(jì)劃不能精確同步，那么會(huì)造成系統(tǒng)執(zhí)行的紊亂。

2.5 電子鉛封系統(tǒng)要在一定程度上抑制GPS定位誤差和漂移

全球定位系統(tǒng)（GPS）由于天氣情況、建筑物遮擋、電磁場(chǎng)影響等原因的存在，導(dǎo)致GPS定位漂移的普遍性。電子鉛封系統(tǒng)一方面需要在電子地圖中展示車輛的運(yùn)行軌跡，另外，油罐車在加油站進(jìn)行油品交付的時(shí)候需要使用GPS電子圍欄判斷車輛是否是在指定的合法地點(diǎn)卸油，因此如何有效抑制GPS漂移，提高定位精度也是需要解決的關(guān)鍵問題之一?？紤]到成本不能過高，無法使用地面增強(qiáng)、差分定位等技術(shù)手段，可以通過在加油站安裝廉價(jià)Zigbee基站以輔助定位的辦法提高GPS定位的精度。

3 ?結(jié)語

電子鉛封系統(tǒng)以車輛安全為基礎(chǔ)、以防偷防盜為中心、以物流配送管理和車輛調(diào)度管理為兩翼，采集刻畫車輛運(yùn)行的全生命周期狀態(tài)并映射到數(shù)字信息系統(tǒng)中，通過精準(zhǔn)的報(bào)警、完整的軌跡回放、全面的運(yùn)行配送數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等實(shí)現(xiàn)成品油配送的運(yùn)輸優(yōu)化、調(diào)度優(yōu)化和管理優(yōu)化，進(jìn)而降低運(yùn)輸費(fèi)用、減少運(yùn)輸成本、提高資金周轉(zhuǎn)效率，打通油品銷售、物流管理和地面運(yùn)輸?shù)耐ǖ?，為?shí)現(xiàn)安全的油品配送和科學(xué)物流管理保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

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