淺析GPS系統在油田特種車輛管理中的應用

安柏峰

摘 要：全球衛星定位系統（GPS）能夠提供全球覆蓋、全天候、免費的標準授時/導航定位服務，通過車載 GPS 接收機可以實時地獲得車輛的位置和速度等關鍵信息，并能實現對單臺特種車輛燃油量的實時監控。車輛的實時位置信息和運行狀態是實現對車輛實時監控和科學管理的關鍵數據，因此，油田企業特種車輛的管理中GPS的應用可以發揮關鍵性的作用。

關鍵詞：GPS 系統；特種車輛

一、GPS 系統概述

1. GPS 系統的概念

GPS 是一種具有全天候性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全球性、優勢的導航定位、定時、測速系統。

2. GPS 系統的組成

GPS 系統由空間衛星系統、地面監控系統、用戶接收系統三大子系統構成。空間衛星系統由均勻分布在地球 6個軌道平面上的24 顆高軌道工作衛星構成。衛星每 12 小時（恒星時）沿近圓形軌道繞地球1周，由星載高精度原子鐘控制無線電發射機在“低噪聲窗口”附近發射L1、L2 兩種載波，向全球的用戶接收系統連續地播發 GPS 導航信號。地面監控系統由均勻分布在美國本土和三大洋的美軍基地上的1個主控站、3個注入站和5個監測站構成。

3. GPS 系統應用網絡結構

GPS 系統通過通訊公司提供的 APN 專線，采用 C/S方式構建 GPS 系統管理網絡；并通過調度中心的地圖、監控、跟蹤模塊等應用軟件監控終端，訪問企業內部的服務器，從而獲取特種車輛作業信息，實現動態管理。其應用功能由車載無線數據終端、調度中心、GPRS通信網絡系統3 部分實現。

4. GPS 應用系統功能

（1）車載無線數據終端的主要功能：①自動接收GPS信號進行定位，并將定位信息通過GPRS 網絡傳給調度中心；②車載終端的單鍵熱線報警功能；③車載終端與調度中心的通話功能；④車載電子地圖功能；⑤超速報警提示功能；⑥自動接收調度中心發送的調度指揮命令和遠程控制指令，并顯示在液晶顯示屏上。

（2）調度中心的主要功能：①對車載終端的初始化功能，包括對GPS接收機、硬件、軟件進行初始檢測；②接收車載終端的熱線報警功能；③與車載終端通話功能；④向車輛發出各種調度指令和報警信息；⑤對車載終端的實時連續跟蹤；⑥歷史行駛軌跡查詢功能；⑦地圖測量和行駛路線優化功能。

（3）GPRS 通信網絡系統的主要功能：在車載單元與監控中心之間進行數據傳輸，確保各車載單元發出的車輛GPS 信息、傳感器信息和中央處理機送出的指令在車載單元與監控中心之間進行穩定傳送。車載終端嵌入了 GPRS通信模塊，它將GPS接收模塊的位置信息實時發送到遠程數據庫監控中心，當無線通信模塊登錄到 GPRS 網絡時，再實時地把GPS接收模塊的位置信息發送到調度中心，為調度中心的信息管理系統提供原始數據支持。

二、油田特種車輛監控管理

由于油田企業的生產作業一般在偏遠野外，地理環境惡劣，因此，對特種車輛的作業過程監控管理效果會直接影響現場作業的安全和效率。為了保證惡劣環境下特種車輛野外作業的安全性和有效性，利用GPS系統的功能特點可以有效實現對油田特種車輛的實時監控管理。

1. 特種車輛野外現場作業的跟蹤、監控

特種車輛是油田作業中不可缺少的配套設備，主要有井下作業系統和測井系統兩大類，主要車型有液壓運管車、井架車、地錨車、吊車、水泥車、罐車、測井儀器車、測井絞車、測井井架車、火工器材運輸車、放射源運輸車等。此類車輛多數是超長、超高、超寬、超重車型，而且由于作業特殊性及工程特點，加之作業距離偏遠、環境惡劣，很容易造成車輛作業故障或交通事故。應用 GPS 系統對特種車輛的野外現場作業進行跟蹤、監控，實時掌握特種車輛的現場作業情況，能根據野外環境進行及時有效的科學調度，提高野外作業的安全性及作業的效率。與此同時，對出現意外情況的車輛，能及時有效地采取正確的措施，弱化了特種車輛野外作業的風險。

2. 危險品運輸的跟蹤、監控

油田企業主要生產石油、天然氣等危險品，此類物質具有易爆、易燃、毒害、腐蝕、放射性等特點，危險性大，在運輸中容易發生燃燒、爆炸等安全事故。因此，除了對車輛技術等級的一級要求外，對危險品運輸的實時跟蹤、監控是確保其安全運輸的必要前提。通過應用 GPS 系統對危險品運輸車輛進行管理，實現實時掌握危險品運輸車輛的位置信息，包括經度、緯度、行駛方向、速度等，及時、快速協助現場及相關人員處理運輸險情，有效增強企業對運輸車輛、危險品及人員的安全管理能力，從而把運輸風險控制在最低，并提高了應急救援的及時性。GPS 系統的應用極大地提高了駕駛員和危險品運輸車輛的安全系數，加強了企業對危險品車輛運輸的監督和管理。

3. 特種設備運輸的跟蹤、監控

因油田企業作業的特殊性，使用的特種設備一般質量大、體積大，且需要確保安全平穩、有效及時運達作業現場。加之油田作業處于地理環境惡劣、路況不佳等客觀環境中，因而及時了解特種設備運輸車輛的位置、行駛路線、安全狀況等信息尤顯重要。應用 GPS 系統和通信系統對特種設備的運輸進行跟蹤監控，可以通過調度中心的電子地圖實時顯示出拖載特種設備車輛的實際位置、行駛方向及瞬時車速，并可以隨著目標移動，使目標始終保持在屏幕上，還可實現多窗口、多車輛、多屏幕同時跟蹤監控，從而確保特種設備運輸的安全。通過 GPS 系統跟蹤定位來實現對特種設備運輸的跟蹤、監控，滿足了油田特種設備運輸安全性的需求，同時可以通過該系統實現運輸路線的優化，從而減少運輸成本、提高工作效率。

三、油田特種車輛精確油耗管理

油田特種車輛的油耗管理一直是成本控制的瓶頸，GPS 系統平臺可以實現精確油耗管理，從而有效控制油耗成本。在 GPS 車輛監控平臺基礎上開發的精確油耗管理系統能對車輛油耗進行實時監控，并精確分析車輛作業和油耗的關系，有效解決油田特種車輛作業油耗管理的弊端，對油耗使用過程進行控制，從而降低車輛運行成本。

1. 精確油耗管理的實現原理

基于GPS系統平臺，綜合應用GPS技術、電子測量技術及計算機技術能實現對于單臺特種車輛實時燃油量的監控、油耗異常的報警、各時間段耗油量的統計、某時間段超量油耗通知。

精確油耗的實現原理是：將GPS 車載終端 MCU測量油量傳感器的模擬電壓轉化為數字量，根據系統設定的時間間隔實時向系統傳輸數據；通過對車輛運行狀態的實時跟蹤、監控，可以比較油耗變化量與車輛運行狀態（主要指車輛行駛速度）的關系，從而判斷油耗異常情況，并對出現油耗異常情況進行報警。另外，通過分析單車運行狀態與油耗量的關系，能為有效控制生產經營成本提供數據資料，而計劃經營部門可以借此優化燃油消耗與車輛運行的“油運比”，從而節約單車運行成本，提高車輛運行效率。

2. 精確油耗管理的目標實現

（1）實時油耗監控——對車輛運行狀態的油量值進行實時監控。

（2）各時間段油耗量統計——統計某一考核時間段油耗量數據。

（3）油耗異常報警——在車輛運行狀態與油耗關系異常時進行報警。

（4）歷史數據資料統計——對車輛運行的“油運比”進行優化。

（5）超量油耗預警通知——對某一考核時間段油耗量超標進行預警通知。

總之，精確油耗管理的實時油耗監控及油耗異常情況下的預警通知等功能的實現，可以解決油田特種車輛油耗管理中遇到的難題，有效控制車輛運行成本，實現對油耗的科學管理。

GPS 系統以其高精度、實時性、結構簡單、方便輕巧等優點，在油田特種車輛管理中發揮著重要的作用。通過對車輛進行實時跟蹤、監控管理，對單車精確油耗的管理，油田特種車運行的安全性得到進一步提高，生產成本得到精確控制，提高了車輛運行效率，實現了管理的科學性。

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