海洋石油后勤支持碼頭物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王 穎，王愛(ài)民，桑雅靜

（中海油能源物流有限公司 天津 300450）

0 引 言

為提升海上石油后勤保障支持的效率和保障碼頭作業(yè)的安全、可靠性，利用信息化、智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化港口碼頭，物聯(lián)網(wǎng)的加入可以極大地節(jié)省人力成本、提高工作效率、解決傳統(tǒng)碼頭的諸多難點(diǎn)［1］。后勤支持碼頭園區(qū)是一個(gè)有機(jī)的整體，傳統(tǒng)業(yè)務(wù)涵蓋海上后勤支持加水、接電、裝卸、輸灰、加油、靠泊等和人、車、船、貨物、工機(jī)具、承載具等的作業(yè)及安全管理，數(shù)據(jù)接入方式及時(shí)效性不同，讓不同的數(shù)據(jù)有機(jī)形成聯(lián)動(dòng)，通過(guò)建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)可為碼頭園區(qū)的業(yè)務(wù)運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)提供全方位的平臺(tái)支持。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)能夠通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的多種接入方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程物聯(lián)對(duì)象數(shù)據(jù)的監(jiān)控、傳輸、存儲(chǔ)和管理。利用各種網(wǎng)絡(luò)將分散、獨(dú)立的物聯(lián)對(duì)象采集點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，為不同的用戶提供一個(gè)統(tǒng)一接入、分布存儲(chǔ)、分級(jí)管理、多種模式應(yīng)用、資源共享的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

1 后勤支持碼頭業(yè)務(wù)特點(diǎn)

海洋石油后勤支持碼頭主要服務(wù)對(duì)象為海上石油平臺(tái)，通過(guò)船舶運(yùn)輸方式為其生產(chǎn)、生活提供必備的物資支持。在碼頭園區(qū)主要集中有船舶靠泊、碼頭船舶加油、碼頭船舶加水、輸灰作業(yè)、碼頭物資裝卸等工作，在園區(qū)內(nèi)具有各種作業(yè)車輛、裝卸車輛、人員、其他智能化數(shù)據(jù)采集等功能。

2 后勤支持碼頭物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)的概念一致，由設(shè)備接入層、數(shù)據(jù)接入層、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)層、業(yè)務(wù)開(kāi)放層組成，每層又由以下的功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)各自的功能：以信息處理融合服務(wù)為核心框架，增加 RFID、北斗、傳感器、視頻等信息傳感設(shè)備，通過(guò)實(shí)時(shí)采集連接、監(jiān)控、互動(dòng)的物品或過(guò)程的信息進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的連接，達(dá)到智能化感知、識(shí)別和管理的目的［2］。

2.1 總體技術(shù)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)是一個(gè)應(yīng)用型平臺(tái)，平臺(tái)設(shè)計(jì)采用服務(wù)分層，詳見(jiàn)圖1。在經(jīng)典的 3 層（接入層、業(yè)務(wù)層和應(yīng)用層）后臺(tái)服務(wù)架構(gòu)中， 3 層劃分的原則就是同層次的系統(tǒng)專注處理自己的事情。接入層專注于處理前端和后臺(tái)服務(wù)的接入連通、安全認(rèn)證和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，技術(shù)構(gòu)架設(shè)計(jì)有數(shù)據(jù)接入層、設(shè)備接入層。業(yè)務(wù)層專注于處理不同業(yè)務(wù)的無(wú)狀態(tài)邏輯服務(wù)，分業(yè)務(wù)開(kāi)放，將對(duì)數(shù)據(jù)匯總到具體的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)和管理方面。應(yīng)用層專注于處理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用分析，聚焦具有行業(yè)特點(diǎn)的應(yīng)用。各個(gè)層次能夠依據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)專注于自己的事情，提高系統(tǒng)復(fù)用性和降低業(yè)務(wù)間的耦合性。微服務(wù)架構(gòu)使得每個(gè)服務(wù)簡(jiǎn)單，接口清晰， 從而提高了可拓展性。

圖1 后勤支持碼頭物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)總體技術(shù)架構(gòu)Fig.1 Overall technical architecture of IOT service platform for logistics support wharf

2.2 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集融合服務(wù)設(shè)計(jì)

依托物聯(lián)網(wǎng)采集基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)海油已有典型設(shè)備制定統(tǒng)一的對(duì)接、管控標(biāo)準(zhǔn)，包括標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備鑒權(quán)認(rèn)證、無(wú)線連接及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)分析、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)的分析診斷、各類事件的監(jiān)控預(yù)警。提供2 / 3 / 4 /5G、NB-IoT、LoRa等不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入方案，解決企業(yè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入管理痛點(diǎn)；提供 MQTT、 CoAP等多種協(xié)議的設(shè)備 SDK，既滿足長(zhǎng)連接的實(shí)時(shí)性需求，也滿足短連接的低功耗需求；提供云—云對(duì)接服務(wù)，支持各單位基于現(xiàn)存多種平臺(tái)進(jìn)行設(shè)備接入［3］，詳見(jiàn)表1。

表1 設(shè)備接入方式Tab.1 Equipment access mode

需要將后勤碼頭內(nèi)所有設(shè)施進(jìn)行狀態(tài)信息采集，故數(shù)據(jù)種類復(fù)雜，數(shù)量龐雜，通過(guò)定義的不同屬性來(lái)進(jìn)行管理，以此來(lái)提高物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)的可用性?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)大型機(jī)械設(shè)備和重點(diǎn)傳感設(shè)備，按照其服務(wù)對(duì)象的不同分為人員監(jiān)管設(shè)備、環(huán)境監(jiān)控設(shè)備和設(shè)備機(jī)器設(shè)備。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的準(zhǔn)確劃分可以在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)，可以使物聯(lián)網(wǎng)整體功能完善［4］。對(duì)接入物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)的設(shè)備進(jìn)行管理，包括設(shè)備注冊(cè)、上線、狀態(tài)監(jiān)控、固件更新、設(shè)備注銷等生命周期的管理，并允許設(shè)備廠商在物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)定義并部署各種不同功能的設(shè)備。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

2.3.1 AI設(shè)備識(shí)別

根據(jù)AI設(shè)備和超速逆行監(jiān)測(cè)、勞保穿戴、垃圾亂投放、漏液監(jiān)測(cè)、感溫感煙、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)、吸煙監(jiān)測(cè)等設(shè)備的監(jiān)測(cè)功能，設(shè)計(jì)智能園區(qū)平臺(tái)對(duì)感知設(shè)備的支持，完成設(shè)備的監(jiān)控管理和設(shè)備數(shù)據(jù)的接入、解析及展示，與園區(qū)管理結(jié)合起來(lái)，應(yīng)用智能設(shè)備實(shí)時(shí)全天候的監(jiān)視能力和預(yù)判能力，通過(guò)對(duì)園區(qū)平臺(tái)的分析和綜合管理，提升響應(yīng)速度，以最大化地杜絕安全隱患發(fā)生，降低因監(jiān)管能力不足而發(fā)生的損失，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化實(shí)時(shí)化的園區(qū)管理［5］。

2.3.2 能耗監(jiān)控

包括智能水表和配電系統(tǒng)兩方面，通過(guò)水電的智能化代替了傳統(tǒng)的人工抄表工作，使得園區(qū)的能耗數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、透明、準(zhǔn)確。園區(qū)平臺(tái)維護(hù)著各企業(yè)單位信息，再與收集上報(bào)的能耗數(shù)據(jù)匹配，可以按時(shí)間周期（日、月、年）的維度分析各企業(yè)單位用水、用電情況，對(duì)異常能耗及時(shí)警報(bào)、及時(shí)處理。

2.3.3 消防監(jiān)控

系統(tǒng)集成現(xiàn)有的消防系統(tǒng)包含消防系統(tǒng)中的各類設(shè)備、設(shè)備發(fā)生警報(bào)類型、所屬區(qū)域坐標(biāo)等。完成集成后，園區(qū)平臺(tái)實(shí)時(shí)展示消防系統(tǒng)狀態(tài)，包括設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、告警狀態(tài)等，同時(shí)納入應(yīng)急處置流程中。

2.3.4 車行人行管控

出入園管控實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別，自動(dòng)放行與臨時(shí)登記。

2.3.5 集港管理

接入集港系統(tǒng)的安排好的入園車輛，信息包括入園日期、車輛信息、司機(jī)信息、拜訪企業(yè)、對(duì)接人員、事由、?？繀^(qū)域等。

2.3.6 一張圖集成二三維功能

一張圖集成園內(nèi)各類管理數(shù)據(jù)信息，起到實(shí)時(shí)監(jiān)控園區(qū)安全隱患監(jiān)測(cè)、識(shí)別、報(bào)警及處置的全流程管理，同時(shí)提供歷史數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)及分析。

3 平臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)用效果

根據(jù)中海油行業(yè)特點(diǎn)和業(yè)務(wù)分布在中國(guó)沿海的特點(diǎn)，本平臺(tái)建成后采用聯(lián)動(dòng)型部署應(yīng)用模式，研究過(guò)程中涉及到智能后勤支持碼頭管理平臺(tái)基礎(chǔ)組件、智能后勤支持碼頭物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)基礎(chǔ)組件、智能后勤支持碼頭管理系統(tǒng)、APP 開(kāi)發(fā)及其與智能后勤支持碼頭系統(tǒng)密切交互的設(shè)備等，最終形成可復(fù)制的、具備海洋石油后勤基地產(chǎn)業(yè)特色的智能后勤支持碼頭綜合管理系統(tǒng)，以利全面提升公司所屬四海海洋石油后勤保障基地園區(qū)智能感知能力，增強(qiáng)后勤支持碼頭經(jīng)營(yíng)及安全管控手段，詳見(jiàn)圖2。

圖2 聯(lián)動(dòng)型平臺(tái)部署應(yīng)用模式Fig.2 Application mode of linkage platform deployment

根據(jù)海洋石油供應(yīng)鏈保障的特點(diǎn)，打造具有海洋石油產(chǎn)業(yè)特色的數(shù)字化、智能化海洋石油后勤保障基地，覆蓋整個(gè)園區(qū)日常生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)的智能綜合管理平臺(tái)，大幅促進(jìn)園區(qū)管理及管控手段提升，詳見(jiàn)圖3。

圖3 業(yè)務(wù)覆蓋管控效果Fig.3 Business coverage control effect

充分利用NB-IOT、移動(dòng)專網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)互連，充分實(shí)現(xiàn)物與物、物與人、人與人的各種互連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)泛在、融合、智能的網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)各種智能化、信息化應(yīng)用為園區(qū)企業(yè)及內(nèi)部員工提供周到、方便、安全、貼心的信息化服務(wù)，充分有效地聚集人才，促使后勤支持碼頭成為一個(gè)智能聚集地［6］。

4 結(jié) 語(yǔ)

海洋石油后勤保障碼頭物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)海洋石油碼頭已建物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的集中統(tǒng)一管理，加強(qiáng)了后勤支持碼頭運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、信息資源的統(tǒng)一管理和應(yīng)用，可滿足企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的挖掘和“加工”需求［7］。通過(guò)使用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，解決了各業(yè)務(wù)公司信息系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)孤島問(wèn)題，為促進(jìn)作業(yè)管理水平的提升、減少員工的工作量發(fā)揮了很好的作用，有效提升了業(yè)務(wù)管理能力和作業(yè)效率，為保障海上石油的安全生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！?/p>