基于物聯網技術的油庫信息系統建設研究

撖立軍+藍士斌+王東華

摘 要：物聯網技術不是對現有技術的革命性顛覆，而是現有技術的集成創新。結合現實需求，對基于物聯網技術的油庫信息系統建設進行初步研究，提出系統的體系結構，并對油罐自動計量、油料收發控制、消防報警等關鍵子系統進行功能設計，以期提高油庫管理的自動化和智能化水平，同時，提出物聯網技術廣泛應用于油庫信息系統建設需要解決的問題，為相關系統建設提供參考。

關鍵詞：物聯網;信息系統;過程自動化;油庫

中圖分類號：TP316 ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? 文章編號：2095-1302（2015）01-00-02

0 ?引 ?言

近年來，隨著成品油市場的開放和國家成品油儲備戰略的實施，各成品油存儲企業和機構面臨的競爭日趨激烈。如何利用各種新技術新工藝降低存儲成本、提高生產效率、提升安全水平和鞏固油庫的職能地位，已成為企業和油庫在戰略化發展條件下履行職責、攻堅提升的關鍵點和切入點。

物聯網技術作為互聯網技術后的又一次創新，它的迅猛發展與深入應用為油庫信息化管理提供了新的實現途徑。物聯網技術不是對現有技術的革命性的顛覆，而是對現有技術的綜合運用。目前的油庫自動化技術已基本覆蓋罐區管理、自動定量加油、工藝操作控制、自動檢測報警以及消防自動化等方面，如何綜合集成各種物聯網技術和智能感知設備，構建標準化、智能化的油庫信息系統，進一步提高油庫管理信息化和作業自動化水平，成為未來一段時期油庫信息系統建設的一個重要任務。

1 ?系統結構設計

油庫管理信息系統采用數據采集、現場控制和管理應用三層體系結構，網系通信采用現場控制網和油庫局域網兩網融合的數據傳輸模式。油庫局域網與外部網絡相連，實現遠程管理和應用。在這種結構下，各層網絡之問耦合性低，使得各層的運作相對獨立，任何一層進行設備更換和功能擴充時，對另外兩層的影響將是最低的，即系統穩定性和可擴展性較好。系統總體結構如圖1所示。

（1）數據采集層是指現場檢測儀表和設備，用于完成原始數據的采集。

（2）現場監控層是將數據采集層采集的數據通過現場測控網傳輸到監控管理工作站，經過控制管理軟件的處理，進行現場監控各子系統運行情況。

（3）管理應用層是指將各子系統的數據集成到統一的平臺上，進行加工處理，綜合應用。建立統一的綜合數據庫和油庫信息平臺，保證油庫各種信息的唯一性和規范性。

（4）現場測控網是連接數據采集層與現場監控層的網絡，現場數據通過現場測控網傳到各子系統的監控管理工作站，實施監控與管理。

（5）油庫局域網是連接現場監控層與管理應用層的網絡，是通用的標準以太網，通過油庫局域網集成各子系統數據，在網上的任何一個工作站都可以經過授權進行管理和應用。

圖 1 ?油庫管理信息系統層次結構圖

2 ?系統功能設計

油庫管理信息系統涵蓋油庫日常管理的全部功能，其核心功能包括油罐自動計量、油料收發控制與計量、零發油自動灌裝與計量、查庫巡檢、安防監控與管理、消防報警等功能。通過在各作業場所安裝各種類型的傳感器及自動控制設備，以達成自動作業及實時監控的目標，系統核心硬件構成如圖2所示。

圖 2 ?油庫管理信息系統核心硬件構成

2.1 ?油罐自動計量系統

該系統的主要功能是對每一個油罐內油品進行監測、計量與管理。罐區監測主要是平時對油罐靜態液位進行監測;收發油作業時對液位進行跟蹤及油罐高液位報警，及時發現可能發生的油罐滲漏。油品計量主要通過高精度液位計準確地測量液位和油水界面，通過溫度換算，得出油罐內油品體積和質量。

油罐自動計量系統主要由測量儀表（液位計、差壓變送器等）、現場數據處理器、通訊接口單元、監控工作站和系統管理軟件組成，通過混合法計量系統實現液位監測與計量。安裝液位計（磁致伸縮式）和差壓變送器，通過測量油罐液位、油罐壓差，自動計算出油品密度，最終計算出油罐儲存油品的質量。

2.2 ?油料收發控制與計量系統

該系統主要是通過油庫收發油、倒罐作業自動化，以降低勞動強度、提高作業效率、增強作業安全。

油料收發控制與計量系統主要由電動閥（泵前、泵后、工藝管線、主管線）、壓力變送器、變頻器、泵啟動器、防抽空靜電保護器、質量流量計、PLC可編程控制器、監控工作站和監控管理軟件等組成。通過PLC（遠程I/O模塊）采集防抽空靜電接地狀態、泵進出口壓力、電動閥和泵工況等參數，根據收油數量及來油批次自動選擇收油流程，控制相應的泵閥實現自動收油。

2.3 ?消防報警系統

該系統主要是對庫區關鍵作業場所的溫度、油氣濃度進行監測，在關鍵作業場所安裝消防報警按鈕，同時在控制中心或分控室安裝消防報警主機，采用主動和被動兩種方式消除火災隱患。當有消防火情時，消防報警主機產生報警，并在導航圖上顯示具體報警位置。

該系統由火焰探測器、爆炸傳感器、氣體發生器、消防報警按鈕、短信發送模塊、狀態采集轉換器、消防報警控制器、消防聯動控制設備等組成。系統自動檢測報警信號并判斷報警區域，發出聲、光警示，自動噴射抑爆劑控制火情。

2.4 ?零發油自動灌裝與計量系統

通過遠程監控計算機或發油控制器設置發油參數，按程序完成自動發油過程，當發油量達到設定值時，自動停止發油。當發生溢油時，自動停止發油，實現防溢保護。當靜電接地電阻值達不到要求時，不啟動發油或自動停止發油，實現防靜電保護。監控計算機可以實時監控發油過程，記錄、查詢、統計發油數據。

該系統主要由質量流量計、電液閥、防溢防靜電保護器、泵控制器、RFID車牌識別系統、IC卡發油控制器、通訊轉換設備、監控工作站和控制管理軟件組成。

2.5 ?查庫巡檢系統

查庫巡檢是油庫日常管理的重要任務。為確保作業人員能履職盡責，查庫時將各巡查點巡查時間、巡查人員、巡查記錄等上傳到信息管理平臺，為安全管理提供基本依據。

該系統主要由巡檢器、信息裝置、通訊裝置、管理工作站和管理軟件組成。查庫點設置在各罐頂、罐底、庫房、棧橋、發油臺、油泵房等需檢查部位，業務辦公室安裝數據上傳控制器。通過查庫人員到巡查現場的點擊，然后將數據傳輸到電腦中，通過集成將數據匯集到服務器。通過這套系統，可確保查庫人員在規定的時間和路線，到規定的地點進行巡查，起到監督作用。

2.6 ?安防監控與管理系統

安防監控與管理主要包括視頻監控和門禁管理兩部分功能。視頻監控能夠以多畫面或單畫面顯示監控圖像，可對任意一路攝像機轉動、鏡頭拉伸、預制位調用等動作進行控制，對每一路視頻圖像進行實時錄像、存儲與回放。門禁管理可以對車輛、人員進行識別，并按權限控制出入敏感區域。

視頻監控系統主要由網絡攝像機、網絡存儲設備、解碼與控制設備、顯示設備及視頻管理軟件組成。門禁管理系統主要由門禁控制器、射頻卡、讀卡器（車輛采用遠距離射頻卡）、電控鎖、門啟動器（可控制電動伸縮門或道閘）、車輛感應器、地感線圈、監控工作站和管理軟件組成。

3 ?結 ?語

計算機及網絡技術的應用使油庫管理從人工作業轉向自動化、精細化和信息化，而物聯網技術的應用將使油庫管理從信息化邁向智能化。在調查研究和工程實踐中，我們認為， 以下兩個問題需要特別關注，盡快解決。

一是獨立自主的傳感器產業建設。傳感器是物聯網的重要組成部分，其可靠性、實時性、抗干擾性直接影響物聯網應用系統的性能。目前，我國的傳感器產業創新能力不足，磁制伸縮式液位儀、流量計等油料管理領域大部分傳感器需要進口，建設與維護成本高昂，信息安全隱患嚴重。因此，必須加大國產傳感器產品研發力度，加快國產傳感器產業建設步伐，提升國產傳感器使用率和競爭力。

二是物聯網技術應用行業標準建立。在傳感器產品方面，我國已累計建立了溫度、流量、壓力、物位、機械量、執行、變送等20多類360余項產品通用技術標準，但在工程建設產品選型時，經常發現不少設備不符合相關標準規范，尤其是進口設備。同時，在系統集成方面，數據接口、物理層規范等缺乏相應標準，造成應用系統設備可替換性差、升級維護困難等問題，嚴重制約產品的推廣應用。因此，需要在物聯網關鍵技術研究成果和現有標準規范的基礎上，結合行業特點和應用需求，盡快建立石化行業物聯網建設應用標準，加速物聯網技術的推廣應用。

參考文獻

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