綜合集成控制網關在加油站安全管控中的應用

王偉峰 吳 昊 李復智 劉 飛

〔1軍需能源質量監督總站西安質量監督站；2軍事科學院系統工程研究院軍事新能源技術研究所；3聯勤保障部隊蘭州儲供基地戰勤部〕

近年來，物聯網技術在加油站信息化建設中的應用不斷深入，加油站信息系統不再只是單一的電子記賬軟件，而是將業務管理、保障作業、感知控制和安防監控有機融合，初步實現物-物互聯，解決加油站油料庫存、收發和消耗數據的實時掌控與安全監管問題，達到了供應票證電子化、手續辦理規范化、庫存資源可視化、統計核算自動化、安全管控智能化的建設目標。隨著加油站多種自控設備的接入，網絡安全、信息保密、數據融合和軟硬件兼容的問題也接踵而至，甚至成為阻礙“物聯網工程”在加油站推廣的瓶頸。為此，研發人員結合多年來致力于加油站信息化建設的研究與實踐取得的豐富經驗，依據物聯網建設的實際需求和加油站業務管理的需要，開發了一款用于加油站自控網絡安全管理和數據集成融合傳輸的、能與“物聯網工程”系統無縫對接的綜合集成控制網關，較好地解決了“物聯網工程”落地“最后一公里”的問題，取得了很好的實效。

1 綜合集成控制網關的構成

綜合集成控制網關作為加油站信息化建設的中樞設備，連接加油機、油罐液位測量系統、ETC車卡識別系統、視頻監控系統、周界入侵報警系統和上級機關監控管理平臺等，并能通過數據集成中間件與“物聯網工程”加油站業務管理系統進行數據交換，進而與“物聯網工程”其他業務系統實現信息傳輸。綜合集成控制網關的構成主要分為硬件和軟件兩部分。

硬件包括綜合集成控制網關主機和顯示器、票據打印機等外圍設備。

軟件包括“物聯網工程”系統數據集成中間件、綜合集成控制系統、通訊接口等。

綜合集成控制網關之所以是加油站信息化建設的中樞設備，主要是其通訊接口處于信息核心地位。這包括網關與加油機主板、液位測量系統、ETC設備、視頻監控系統、周界入侵報警系統等加油站各自控設備之間的接口和與上級機關監控管理平臺之間的接口。接口采用WebService技術，符合行業《加油站IC卡加油系統接口要求》，實時將“物聯網工程”需要的加油記錄等關鍵業務數據通過數據集成中間件上傳至“物聯網工程”加油站業務系統數據庫，并將加油記錄、視頻監控、液位測量、車輛進出場、周界入侵等數據實時傳送至上級機關監控管理平臺。

2 綜合集成控制網關的功能特點

綜合集成控制網關內嵌綜合集成控制軟件系統，包括加油監控、液位監測、視頻監控、車輛管理、周界入侵、數據接口等六個功能模塊，實現一臺設備集中管理控制加油站自控設備的功能。網關軟件重點解決了將供應數據上傳至加油站業務系統以及加油站保障作業中的安全管控問題，改變了以往加油站各自控系統孤支一攤、獨立運行，老舊加油機改造難、維護成本高、IC卡接口不規范不配套的問題。

綜合集成控制網關支持TCP/IP通信協議，數據存儲采用Oracle 11g數據庫，加油流程符合“物聯網工程”建設要求，嚴格按照相關接口要求進行研發，與多家主流品牌加油機實現即插即聯。其功能結構見圖1。

圖1 綜合集成控制網關的功能結構圖

3 綜合集成控制網關各功能的實現

綜合集成控制網關包含六個功能模塊，各模塊功能是通過實施分步控制的方法實現的。

3.1 加油監控

IC卡加油系統由符合“物聯網工程”標準的加油機、“物聯網工程”加油卡和加油監控軟件組成，主要實現卡機聯動、受控加油、聯機加油、脫機加油、非卡加油、車卡對應加油、非車卡對應加油等功能。加油監控功能包括控制軟件數據通信、加油卡信息讀取顯示、車輛加油實時數據顯示、車卡對應控制、黑名單控制、受控加油、預置加油量控制、加油槍參數設定、加油流水采集和查詢、加油憑據打印和查詢等。加油控制原理見圖2。

圖2 加油控制原理圖

加油站現存的不符合“物聯網工程”標準的IC卡加油機，可通過更換加油機主板并加裝IC卡加油控制盒的方式進行改造，改造方案通過防爆認證確保安全，從而降低新購IC卡加油機的成本。

3.2 液位監測

油罐液位監測原理見圖3。

圖3 油罐液位監測原理圖

油罐液位監測是采用磁致伸縮液位儀和儲罐監控儀替代人工測量油罐內油高、水高、溫度、密度等參數的監測方法，與傳統手工測量相比，具有精準、快捷的特點，可同時密閉檢測多個油罐液位參數，并通過網絡實現本地或遠程查看，以減少勞動強度和環境污染，提高工作效率。以MET-I-J型號為代表的磁致伸縮液位儀和以SKGK-300型號為代表的儲罐監控儀，經受住了高原、寒區、戈壁、沙漠等惡劣環境的考驗，表現出了良好的性能。

3.3 視頻監控

視頻監控系統由硬盤錄像機、監控攝像機、云臺控制設備等組成。通過集成建設的視頻監控軟硬件系統實現視頻信息網上傳輸并與上級機關監控管理平臺連接，形成多級綜合管理的視頻監控網絡。每個加油站點主要由前端攝像機、報警器、嵌入式硬盤錄像機和顯示器等部分組成。在加油站監控值班室配置一臺嵌入式硬盤錄像機，能夠實時查看任意一臺攝像機的圖像信號和檢索以往的錄像資料，并能實現對前端攝像機的云臺鏡頭控制和信息的存儲傳輸，達到監控圖像集中管理的目的。視頻監控系統原理見圖4。

圖4 視頻監控系統原理圖

3.4 車輛管理

車輛管理由ETC天線、門禁系統和加油站車輛管理系統組成。在加油站進口安裝ETC天線、地感線圈、道閘等設備，ETC天線與綜合集成控制網關和門禁系統進行數據通信，ETC天線將采集的車輛信息傳至綜合集成控制網關和門禁系統，綜合集成控制網關對數據進行解碼、分析、存儲，并上傳至上級機關監控管理平臺。該系統與加油監控系統聯動，實現車卡對應加油。門禁系統控制道閘實現車輛進出控制。

加油站ETC車輛管理系統原理圖詳見圖5所示。

圖5 ETC車輛管理系統原理圖

3.5 周界報警系統

周界報警系統原理見圖6。

圖6 周界報警系統原理圖

采用靜電感應電子圍欄報警系統，由探測線、現場探測器和報警主機組成，可24 h不間斷防范周界。一旦有人試圖翻墻出入，鋪設在介質上的探測單元能夠立即感應到入侵信號，并及時將入侵信號傳輸到機房的報警主機，經過報警主機的分析處理轉為報警信號，并聯動聲光報警器對入侵人員起到震懾制止作用，報警主機輸出開關量信號與視頻監控系統，實現現場視頻聯動。系統能抗擊電磁及無線電干擾，有極高的探測靈敏度和非常低的誤報率，并具有能在惡劣環境下穩定工作、使用壽命長、易于安裝維護、故障率低等優勢。

3.6 上級機關監控管理平臺

綜合集成控制網關就如同一座橋梁，打通了上級機關業務部門與加油站一線業務場景的聯系，是加油站“物聯網工程”建設的核心設備，是實現加油站物-物互聯的樞紐。上級機關只需訪問監控管理平臺就能達到管控目的。上級機關監控管理平臺通過網關實時同步各類保障數據(包括加油站單位信息、油料存儲和消耗量、視頻監測數據、液位監測數據、加油記錄數據、車輛出入數據等)，實現各類油料保障數據的集中存儲、查詢、統計、匯總，并生成相關圖表供機關管理人員輔助決策。平臺采用先進成熟的軟件開發工具Visual Studio 2017和.net+MVC框架JavaScript作為輔助語言進行開發，并配套使用了Oracle 11g數據庫。

4 結語

研發人員基于加油站加油監控，液位檢測、視頻監控、車輛管理、周界報警以及上級機關監控管理平臺等六個模塊開發的加油站綜合集成控制網關的應用，有效地解決了制約加油站深化開展“物聯網工程”建設的瓶頸問題，是“物聯網工程”落地生根于加油站的必然產物，為“物聯網工程”在加油站的全面普及奠定了技術基礎，也為油料安全管理和科學決策提供了有力支撐。