原油運輸智能監(jiān)控系統(tǒng)應用技術研究

楊靖 張君 王玉新

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

[關鍵詞] 物聯(lián)網(wǎng);安全監(jiān)控;無線數(shù)據(jù)傳輸;智能電子鎖;身份識別;入侵感知

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

[中圖分類號] F270.7? ? [文獻標識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2020）01- 0102- 03

1? ? ? 前? ? 言

近年來油田的原油運輸在管理上存在工作站點多，運輸距離遠，監(jiān)控困難等特點，特別是原油運輸過程中無法監(jiān)控運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現(xiàn)原油運輸途中的安全管控。

2? ? ? 原油運輸管理國內(nèi)現(xiàn)狀

目前國內(nèi)大多車輛運輸管理系統(tǒng)是通過綜合集成無線射頻識別、無線通信、定位算法等技術，實現(xiàn)管理運輸作業(yè)，但是針對原油運輸?shù)膽萌匀淮嬖谝恍﹩栴}：一部分是以車輛運輸路線、車輛運動和靜止的時間來判斷車輛是否有可能偏離路線或潛在偷油情況，系統(tǒng)是以車輛運動狀態(tài)來判斷，存在判斷不準確的情況;另一種系統(tǒng)是以射頻識別為代表，當車輛駛入指定區(qū)域進行作業(yè)管理，但系統(tǒng)無法監(jiān)控原油運輸途中的偷油情況。

新疆油田公司采油一廠目前原油運輸過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;同時鉛封沒有唯一識別性，較容易被復制，無法真正起到防盜作用。

3? ? ? 原油運輸智能監(jiān)控系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)目標是能夠?qū)崿F(xiàn)特種車輛在偏遠地區(qū)原油裝車、運輸、卸油的物流管理系統(tǒng)和人員物資智能識別一體化監(jiān)控系統(tǒng)，通過綜合集成無線通訊、無線識別、定位算法及觸發(fā)式監(jiān)控等技術，實現(xiàn)車輛遠程自動監(jiān)控，達到智能化的管理效果。

該系統(tǒng)采用智能物聯(lián)網(wǎng)體系結構，所有設備均具備自動化、智能化管理性能，能夠?qū)φ麄€生產(chǎn)作業(yè)區(qū)內(nèi)原油運輸和裝卸進行精細化管理，實現(xiàn)車輛識別、定點開鎖、自動監(jiān)控、巡檢等所有流程信息化，同時，在原油運輸中，能夠清楚地記錄車輛的運輸管理、裝卸油作業(yè)整套流程，規(guī)范原油運輸安全生產(chǎn)體系，減少了原油裝卸及運輸過程中可能會發(fā)生的偷盜油事件，確保原油安全運輸，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

3.1? ?系統(tǒng)總體設計

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

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

3.2? ?系統(tǒng)主要技術及功能亮點

（1）在指定區(qū)域內(nèi)作業(yè)人員才能開鎖;

（2）開鎖權限可以遠程下發(fā)和注銷;

（3）原油運輸智能監(jiān)控基站支持在網(wǎng)絡信號差的情況下授權開鎖權限;

（4）車輛駛入和駛離油井作業(yè)區(qū)域，監(jiān)控設備進行智能開啟和關閉;

（5）油罐車裝、卸油口開關狀態(tài)跟蹤與記錄;

（6）設備符合特種車輛防爆防拆設計;

（7）設備可以長時間待機工作;

（8）自動對進入油井作業(yè)區(qū)域物體進行身份識別及視頻拍攝上傳;

（9）所有作業(yè)流程都有視頻拍攝記錄并會自動上傳到后臺服務器。

3.3? ?系統(tǒng)核心技術介紹

針對原油運輸系統(tǒng)，自主研發(fā)和使用了以下3個核心技術：智能運油鎖與鑰匙技術，Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成設計與通訊技術，多地視頻云存儲的數(shù)據(jù)冗余備份技術。

3.3.1? ?運油鎖與鑰匙技術

運油鎖的設計支持近場無線通訊功能，能夠被Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成識別和雙向通訊。支持電子鎖反復使用，循環(huán)利用，可以遠程動態(tài)修改鎖擁有者的信息。智能鎖必須要在授權的電子鑰匙上配對后才能開啟，無授權的電子鑰匙無法開鎖。同時授權可以通過時間段，次數(shù)對鑰匙進行遠程配發(fā)和注銷。

由于原油運輸作業(yè)的特殊性，該運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存儲等等。

3.3.2? ?Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成技術

Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成是該系統(tǒng)的核心硬件，該設備主要使用近場無線定位算法和智能感知設備的技術，達到了設備功耗最小，數(shù)據(jù)通訊延遲最小，信號傳輸距離遠的能力。當油罐車駛入采油作業(yè)區(qū)時，通過近場無線定位算法將進入井場的車輛視頻實時傳輸給后臺;當油罐車駛離采油作業(yè)區(qū)時，通過定位算法關閉視頻采集設備，達到觸發(fā)式視頻監(jiān)控，既保證了作業(yè)中的視頻可以實時被后臺監(jiān)控到，也實現(xiàn)了無作業(yè)時，功耗最小，流量最小，節(jié)省了系統(tǒng)后期維護開銷。

當有物體進入指定作業(yè)區(qū)域時，通過物體感知技術，視頻啟動并觸發(fā)后臺報警機制，監(jiān)控攝像頭自動拍攝并將視頻信息上傳至后臺，同時監(jiān)控車輛上運油鎖開關狀態(tài)是否正常。當車輛裝完油離開作業(yè)區(qū)域時，系統(tǒng)自動檢查所有車輛上的鎖是否正常閉合，同時關閉視頻監(jiān)控。

3.3.3? ?多地視頻云儲存

多地視頻云儲存儲的數(shù)據(jù)冗余備份技術，該技術要求通過結合hash算法和數(shù)據(jù)庫的二級檢索功能對監(jiān)控中心的視頻數(shù)據(jù)和井場的監(jiān)控視頻進行差異化數(shù)據(jù)備份和壓縮，該技術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，前后臺數(shù)據(jù)交互通過私有協(xié)議進行數(shù)據(jù)保護，確保前后臺數(shù)據(jù)不易被人破解，同時保留作業(yè)者完整的操作記錄用于確認事故責任人。

3.4? ?系統(tǒng)流程

運輸司機在指定地點領取身份識別卡、智能鎖和電子鑰匙。系統(tǒng)管理人員同步指定司機定點進行拉油作業(yè)，當運油車輛駛入指定的作業(yè)區(qū)后，Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成將自動偵測到原油運輸身份識別卡。

司機在Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成覆蓋范圍內(nèi)（30米），原油運輸身份識別卡會自動觸發(fā)攝像頭，司機按鑰匙上按鈕獲得開鎖權限，開鎖后裝油作業(yè)，同時自動上傳開鎖信息到系統(tǒng)后臺。觸發(fā)后的視頻通過網(wǎng)絡實時回傳給管理服務器。系統(tǒng)平臺彈出提示和視頻畫面，供管理人員監(jiān)察。

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

3.5? ?原油運輸防盜機制

車輛沒有上鎖就離開作業(yè)現(xiàn)場，系統(tǒng)后臺將自動進行文字和聲音報警。如果外部車輛駛入油井作業(yè)區(qū)域，超聲波將自動被觸發(fā)，同時啟動視頻攝像頭拍攝并上傳給后臺服務器，以便于管理人員及時監(jiān)控作業(yè)區(qū)域內(nèi)情況。

在整個運輸過程中，由于鑰匙未在Impact物聯(lián)網(wǎng)綜合控制總成有效覆蓋區(qū)，所以鎖在運油全程無法打開。若人為用機械方式將鎖頭從鎖孔強制拔出或?qū)㈡i桿剪斷，鎖體就會損壞，無法修復，到達集輸站后無法正常還鎖。

當油罐車輛駛入集輸站地磅房，地磅管理人員通過攝像頭觀察整輛車施封情況，確認正常后，用電子鑰匙開啟油罐車車尾卸油口的鎖，同時罐車司機需要將油罐車車頂?shù)膬砂阎悄苕i打開，開鎖卸油，同時鑰匙自動上傳開鎖記錄。此時網(wǎng)絡攝像頭通過有線網(wǎng)絡將解封操作的實時視頻畫面回傳給視頻服務器。解封操作完成后，司機需將車輛上3把掛鎖和1把鑰匙上交到值班室，由值班人員負責管理。

4? ? ? 結? ? 論

（1）該系統(tǒng)可以實現(xiàn)油罐車定點開關鎖、開關信息實時記錄并上傳，所有關鍵點的人為操作均能視頻記錄并上傳。后續(xù)可以將以上信息進行大數(shù)據(jù)分析，建立運輸動態(tài)管理機制，能為相關決策提供有力依據(jù);

（2）該系統(tǒng)正式投入使用后，配合相關管理措施的制定和試行，可以有效規(guī)范原油運輸流程，實現(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)省鉛封費用，同時也避免了鉛封使用后扔掉造成的資源浪費，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）過去運輸過程需要采油工跟車押運，該系統(tǒng)上線運行后，可以取消人員跟車押運，節(jié)約人工成本;

（5）該系統(tǒng)可以根據(jù)后續(xù)需求進行功能擴展，例如：油區(qū)安防建設，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)有硬件基礎上可以通過軟件完善來實現(xiàn)油區(qū)專網(wǎng)覆蓋，對未授權行為和事件進行自動監(jiān)控，同時也減少了后續(xù)資金的重復投入，節(jié)約建設成本。

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