成品油罐车智能管理系统

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摘 要：针对当前成品油配送运距及运行线路的管理缺陷,以及传统物理签封、电子签封的不足,给出了结合物联网技术和无线通信技术,将GPS定位、射频签封、车载液位仪、车辆行驶路线、车辆行驶运距、车载摄像等功能模块有机结合起来,共同组成成品油罐车智能管理系统的设计方案.该方案改变了以往电子签封仅仅具有路途防偷盗的功能弱点,实现了全过程、全时段、多功能的车辆监控,从而全面提升了油品数质量及物流管理水平.

关 键 词 ：物联网；GPRS；GPS；定位电子签封

0 引 言

油罐车在石油运输中扮演着重要的角色,但当前传统的油罐车施封方式以及当前采用的一些电子签封方式已经无法满足企业的需求.

物联网技术的兴起和发展给予石油运输行业良好的发展契机.所谓物联网,是指将各种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,物联网将沟通从任何时间、任何地点、任何人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接.成品油罐车智能管理系统就是将RFID、传感器、GPS等物联网技术通过信息处理和无线通信技术广泛应用于成品油的运输、仓储、配送等各个环节,从而实现自动化运作和高效率优化管理,更好地降低成本,提高服务水平.

成品油罐车智能管理系统在业界第一次提出定位电子签封(专利技术产品),以实现车辆的全程动态监控,油品数质量的自动交接,以及车辆运距、车辆行驶路线的管理等功能.定位电子签封的提出和实现,大大提高了石油运输企业的运营工作效率和安全管理水平,可有效地实现信息的快速、准确、方便传递.

1.系统概述

成品油罐车智能管理系统主要由全球卫星定位系统和电子签封系统构成,可通过GPRS实时无线传递油罐车的位置和状态信息.图1所示是成品油罐车智能管理系统的整体框图.整个系统的架构是在省公司设立中心控制服务器,在配送中心设立客户端,在油罐车上安装定位电子签封等配套设备.当车辆进入指定的油库或加油站时,由指定人员持授权卡进行解封(施封)操作,系统将定位信息、操作人员信息、授权卡信息、解封(施封)指令信息、时间信息等上传到服务器进行核对并储存,核实通过后,再将指令发送到车载终端并实施指令动作.中心授权人员也可通过GPRS远程遥控进行施封(解封).全系统采用全封闭的防爆模式,电磁锁机壳、主机机壳、线路铺设等全部采用防爆设计,融合了探头式和锁式两种功能,采取双保险的形式.

本系统从根本上解决了传统签封存在的诸多问题,既可以解决重复投资、大工作量等问题,又可以提供实时监控、历史回放等定位管理能力.

2.1 正常巡检流程

车载终端每隔60 s(1~300 s可调)采集一次时间、定位、运行状态等信息,并通过GPRS上传至中心服务器,服务器将上传数据解析后存入数据库保存.

2.2 施封流程

油罐车在指定油库(由ERP和GPS确定)装油并计量完毕,或者是在加油站卸油完毕后,由指定人员持授权施封卡刷卡,车载终端将刷卡卡号、刷卡时间、GPS信息、车载终端编号、车辆信息打包上传至中心服务器核对并保存,核实通过后,便将相应的指令发送到车载终端,由车载终端控制相关的电磁阀门关闭,以完成施封.

2.3 解封流程

油罐车到达指定油库或加油站(由ERP和GPS确定)后,由指定人员持授权解封卡刷卡,车载终端将刷卡卡号、刷卡时间、GPS信息、车载终端编号、车辆信息打包上传至中心服务器核对并保存,核实通过后,将相应的指令发送到车载终端,由车载终端控制相关的电磁阀门打开,完成解封.

2.4 报警流程

在施封状态下,对任意一个阀门进行操作,都将在10 ms内触发主机进行声光报警.车载终端将时间、定位信息、车辆、报警信息等上传至中心服务器,中心服务器接收、保存并发送报警信息给客户端,客户端启动声音报警通知调运人员调查处理.系统报警后,由调运人员对车辆传回的信息进行分析,确认报警原因后,由物流中心车辆监管人员通过客户端发送指令给车载主机后,方可取消报警.

3.系统的功能特点

基于物联网技术的成品油罐车智能管理系统和以往的电子签封产品相比较,有许多新的特点.

3.1 GPS模块

利用GPS的定位功能,高频率采集车载终端数据,最低可以每秒上传1条GPS数据,然后通过优化算法过滤无效数据,将行驶路线以数据表格的形式体现出来,进行运距计算及运行线路的展示.通过实地多点测量,不同的两辆车连续行驶200 km后,所读取的里程表数值与系统计算数值相差不到800 m,完全满足对运距管理的高精度需求.另外,成品油罐车智能管理系统还可以提供车辆行驶路线提前订制功能,在实际运行过程中,车辆若偏离指定的行驶路线,则将实施客户端报警.

基于GPS的精确定位技术和服务器强大的数据处理能力,可使得成品油罐车智能管理系统只有在油库、加油站等特定位置才能进行施封和解封操作.所有施封和解封指令的下达全部由省公司服务器完成,任何人(除指定的管理人员外)都无法对封签状态转换进行控制.系统能提供强大的数据分析能力,可代替所有人工分析,将可能出现的违规操作全部交由软件进行自动分析和处理.

3.2 GPRS模块

系统可将GPS信息、刷卡信息、阀门及罐口开关状态、车辆运行状态、签封状态、车载主机状态、摄像头、车载液位仪等数据全部通过GPRS实时上传至中心服务器,实现对数据的统一、集中管理,数据及报警信息对管理及监管人员公开透明,不存在徇私舞弊的隐患.

3.3 射频模块

可通过射频模块将物理签封与射频技术融合到一起开发射频签封.使用射频签封将长期不使用的阀门或者可能偷盗油的地方一次性施封,利用手持机读取签封中加密的射频芯片数据,并集中到省公司数据库统一保存,采取定期或者不定期的形式对签封及车辆进行强制检查,故可达到类似油库巡警系统的功能,同时也增强了对车辆巡检的管理功能.施封卡和解封卡均采用先进的射频卡,理论上无法进行复制,即使卡被复制,也只能在油库及加油站特定区域内使用,因刷卡时间、地点、车辆在数据库中存有记录,会很快被发现.系统可对封签操作人员进行详细的区分,不同岗位的不同人员,不同加油站及油库的施解封卡不通用,例如A站的卡无法在B站或者油库操作,油库的卡也无法在加油站操作.封签的使用与配送出库计划相关联,只有配送单对应的加油站才能进行解封操作,非配送目的站无法进行解封. 3.4 动态监控模块

利用成熟的GPS(全球卫星定位系统)和GPRS(通用无线分组通信业务)可实现车辆的全程集中监控,并将全省所有的油库及加油站在地图上进行标注管理,对车辆运行轨迹以及运距的动态跟踪和实时测量,实现主动运距管理,确保运距的准确性,从而确保二次物流运费的精确计算.通过车载液位仪监控静态下的油高、温度等信息,达到取消手工计量的目的.系统中的车载摄像头与油口探头联动,一旦发生非法开启,摄像头会自动抓拍图像并上传省公司服务器,或者在任意时间由客户端发送指令进行图像抓拍.成品油罐车智能管理系统将车辆运行状态、轨迹、配送计划完成情况,以及油库及加油站的实时库存等信息集中到统一的平台上进行大屏幕集中展示,管理十分方便,并可服务于二次物流优化调度,更好地提高经营管理水平.

3.5 安全防爆模块

本车载系统采用全封闭模式,电磁锁机壳和主机机壳全部采用防爆设计.定位电子签封融合了探头式和锁式两种功能,采取双保险的形式,即使探头或者锁发生故障,司机也无法偷油.探头式采用物理接触式探头,高低电平检测时间差在20 ms以内,从而彻底解决了霍尔元件会受检测时间、强磁场及温度影响的问题.配线全部采用不锈钢防爆波纹管穿套且单向安装,整套系统无对外接口,无缝隙,管路中间任何部位都无法用工具卸开,配线采用屏蔽线加上外套的不锈钢波纹管(一层网管、一层波纹管),从而形成了三道屏蔽,从根本上杜绝了不法司机的破坏以及外界设备的干扰.除此之外,车载系统还采用断电报警、低压报警、过压保护、电源整流桥、温控监测及保护等多重保护措施.随机配备的备用电源在外接电源断电的情况下仍可保证系统正常使用12小时以上,且一旦发生主机断电或者低压等非正常情况,系统就会向中心服务器发送报警信息,并在客户端同时报警,以便使管理人员能够在第一时间发现问题.

4.结 语

成品油罐车智能管理系统可应用在石油、石化等大型油罐车的运输管理过程中,通过在成品油罐车上安装定位电子签封、监控主机、液位仪等设备,在运输公司及配送中心安装终端管理软件,在物流中心架设服务器并安装总管理软件,为油品配送相关管理人员安装监控客户端,可实现油罐汽车和配送油品的全程实时监管.成品油罐车智能管理系统利用GPS精确定位技术和GPRS无线通信技术,不仅可以实现车辆运行距离、运行路线的全程动态管理,保证配送过程中的油品安全,还可减轻操作和管理人员的劳动强度和工作量,提高工作效率,同时强化油罐车运输安全数质量的管理.

参 考 文 献

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