原油運輸智能監控系統應用技術研究

楊靖 張君 王玉新

[摘? ? 要] 新疆大部分油區地處偏遠戈壁或沙漠，油井建產初期，無法快速配套集中運輸管道，因此需要使用車輛對單井產油進行遠程運輸。由于地處偏遠，運輸過程中存在監控盲點，所以原油運輸過程中安全智能監控的需求也越來越迫切。本文對如何實現安全運輸整個環節做了具體分析并提供了原油運輸智能監控系統的方案。通過反復的試驗證明，原油運輸智能監控系統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] 物聯網;安全監控;無線數據傳輸;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，監控困難等特點，特別是原油運輸過程中無法監控運輸途中停車偷油的情況，所以在現階段難以用智能的手段實現原油運輸途中的安全管控。

2? ? ? 原油運輸管理國內現狀

目前國內大多車輛運輸管理系統是通過綜合集成無線射頻識別、無線通信、定位算法等技術，實現管理運輸作業，但是針對原油運輸的應用仍然存在一些問題：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，系統是以車輛運動狀態來判斷，存在判斷不準確的情況;另一種系統是以射頻識別為代表，當車輛駛入指定區域進行作業管理，但系統無法監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? ? ? 原油運輸智能監控系統概述

本系統目標是能夠實現特種車輛在偏遠地區原油裝車、運輸、卸油的物流管理系統和人員物資智能識別一體化監控系統，通過綜合集成無線通訊、無線識別、定位算法及觸發式監控等技術，實現車輛遠程自動監控，達到智能化的管理效果。

該系統采用智能物聯網體系結構，所有設備均具備自動化、智能化管理性能，能夠對整個生產作業區內原油運輸和裝卸進行精細化管理，實現車輛識別、定點開鎖、自動監控、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、裝卸油作業整套流程，規范原油運輸安全生產體系，減少了原油裝卸及運輸過程中可能會發生的偷盜油事件，確保原油安全運輸，提高企業經濟效益。

3.1? ?系統總體設計

如圖1，從系統業務流程圖角度看有下面幾個環節：

如圖2，從系統使用流程圖角度分為下面幾個環節：

3.2? ?系統主要技術及功能亮點

（1）在指定區域內作業人員才能開鎖;

（2）開鎖權限可以遠程下發和注銷;

（3）原油運輸智能監控基站支持在網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區域，監控設備進行智能開啟和關閉;

（5）油罐車裝、卸油口開關狀態跟蹤與記錄;

（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區域物體進行身份識別及視頻拍攝上傳;

（9）所有作業流程都有視頻拍攝記錄并會自動上傳到后臺服務器。

3.3? ?系統核心技術介紹

針對原油運輸系統，自主研發和使用了以下3個核心技術：智能運油鎖與鑰匙技術，Impact物聯網綜合控制總成設計與通訊技術，多地視頻云存儲的數據冗余備份技術。

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物聯網綜合控制總成識別和雙向通訊。支持電子鎖反復使用，循環利用，可以遠程動態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，次數對鑰匙進行遠程配發和注銷。

由于原油運輸作業的特殊性，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物聯網綜合控制總成技術

Impact物聯網綜合控制總成是該系統的核心硬件，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，數據通訊延遲最小，信號傳輸距離遠的能力。當油罐車駛入采油作業區時，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區時，通過定位算法關閉視頻采集設備，達到觸發式視頻監控，既保證了作業中的視頻可以實時被后臺監控到，也實現了無作業時，功耗最小，流量最小，節省了系統后期維護開銷。

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

3.3.3? ?多地視頻云儲存

多地視頻云儲存儲的數據冗余備份技術，該技術要求通過結合hash算法和數據庫的二級檢索功能對監控中心的視頻數據和井場的監控視頻進行差異化數據備份和壓縮，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的視頻圖像以備歷史追溯。另外，前后臺數據交互通過私有協議進行數據保護，確保前后臺數據不易被人破解，同時保留作業者完整的操作記錄用于確認事故責任人。

3.4? ?系統流程

運輸司機在指定地點領取身份識別卡、智能鎖和電子鑰匙。系統管理人員同步指定司機定點進行拉油作業，當運油車輛駛入指定的作業區后，Impact物聯網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物聯網綜合控制總成覆蓋范圍內（30米），原油運輸身份識別卡會自動觸發攝像頭，司機按鑰匙上按鈕獲得開鎖權限，開鎖后裝油作業，同時自動上傳開鎖信息到系統后臺。觸發后的視頻通過網絡實時回傳給管理服務器。系統平臺彈出提示和視頻畫面，供管理人員監察。

裝油結束后，油罐車緩緩駛離井區時，系統在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約無線通訊流量，以上時間均可以根據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現場，系統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區域，超聲波將自動被觸發，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控作業區域內情況。

在整個運輸過程中，由于鑰匙未在Impact物聯網綜合控制總成有效覆蓋區，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將鎖桿剪斷，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的兩把智能鎖打開，開鎖卸油，同時鑰匙自動上傳開鎖記錄。此時網絡攝像頭通過有線網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）該系統可以實現油罐車定點開關鎖、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。后續可以將以上信息進行大數據分析，建立運輸動態管理機制，能為相關決策提供有力依據;

（2）該系統正式投入使用后，配合相關管理措施的制定和試行，可以有效規范原油運輸流程，實現信息化管理，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）該系統能夠使原油偷盜現象得到較大改觀，甚至可以杜絕偷盜發生，避免油企利益受損;

（4）過去運輸過程需要采油工跟車押運，該系統上線運行后，可以取消人員跟車押運，節約人工成本;

（5）該系統可以根據后續需求進行功能擴展，例如：油區安防建設，由于油區已經安裝Impact物聯網綜合控制總成，在現有硬件基礎上可以通過軟件完善來實現油區專網覆蓋，對未授權行為和事件進行自動監控，同時也減少了后續資金的重復投入，節約建設成本。

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