基于物联网技术的油库信息系统建设研究

撖立军+蓝士斌+王东华

摘 要：物联网技术不是对现有技术的革命性颠覆，而是现有技术的集成创新。结合现实需求，对基于物联网技术的油库信息系统建设进行初步研究，提出系统的体系结构，并对油罐自动计量、油料收发控制、消防报警等关键子系统进行功能设计，以期提高油库管理的自动化和智能化水平，同时，提出物联网技术广泛应用于油库信息系统建设需要解决的问题，为相关系统建设提供参考。

关键词：物联网;信息系统;过程自动化;油库

中图分类号：TP316                  文献标识码：A           文章编号：2095-1302（2015）01-00-02

0  引  言

近年来，随着成品油市场的开放和国家成品油储备战略的实施，各成品油存储企业和机构面临的竞争日趋激烈。如何利用各种新技术新工艺降低存储成本、提高生产效率、提升安全水平和巩固油库的职能地位，已成为企业和油库在战略化发展条件下履行职责、攻坚提升的关键点和切入点。

物联网技术作为互联网技术后的又一次创新，它的迅猛发展与深入应用为油库信息化管理提供了新的实现途径。物联网技术不是对现有技术的革命性的颠覆，而是对现有技术的综合运用。目前的油库自动化技术已基本覆盖罐区管理、自动定量加油、工艺操作控制、自动检测报警以及消防自动化等方面，如何综合集成各种物联网技术和智能感知设备，构建标准化、智能化的油库信息系统，进一步提高油库管理信息化和作业自动化水平，成为未来一段时期油库信息系统建设的一个重要任务。

1  系统结构设计

油库管理信息系统采用数据采集、现场控制和管理应用三层体系结构，网系通信采用现场控制网和油库局域网两网融合的数据传输模式。油库局域网与外部网络相连，实现远程管理和应用。在这种结构下，各层网络之问耦合性低，使得各层的运作相对独立，任何一层进行设备更换和功能扩充时，对另外两层的影响将是最低的，即系统稳定性和可扩展性较好。系统总体结构如图1所示。

（1）数据采集层是指现场检测仪表和设备，用于完成原始数据的采集。

（2）现场监控层是将数据采集层采集的数据通过现场测控网传输到监控管理工作站，经过控制管理软件的处理，进行现场监控各子系统运行情况。

（3）管理应用层是指将各子系统的数据集成到统一的平台上，进行加工处理，综合应用。建立统一的综合数据库和油库信息平台，保证油库各种信息的唯一性和规范性。

（4）现场测控网是连接数据采集层与现场监控层的网络，现场数据通过现场测控网传到各子系统的监控管理工作站，实施监控与管理。

（5）油库局域网是连接现场监控层与管理应用层的网络，是通用的标准以太网，通过油库局域网集成各子系统数据，在网上的任何一个工作站都可以经过授权进行管理和应用。

图 1  油库管理信息系统层次结构图

2  系统功能设计

油库管理信息系统涵盖油库日常管理的全部功能，其核心功能包括油罐自动计量、油料收发控制与计量、零发油自动灌装与计量、查库巡检、安防监控与管理、消防报警等功能。通过在各作业场所安装各种类型的传感器及自动控制设备，以达成自动作业及实时监控的目标，系统核心硬件构成如图2所示。

图 2  油库管理信息系统核心硬件构成

2.1  油罐自动计量系统

该系统的主要功能是对每一个油罐内油品进行监测、计量与管理。罐区监测主要是平时对油罐静态液位进行监测;收发油作业时对液位进行跟踪及油罐高液位报警，及时发现可能发生的油罐渗漏。油品计量主要通过高精度液位计准确地测量液位和油水界面，通过温度换算，得出油罐内油品体积和质量。

油罐自动计量系统主要由测量仪表（液位计、差压变送器等）、现场数据处理器、通讯接口单元、监控工作站和系统管理软件组成，通过混合法计量系统实现液位监测与计量。安装液位计（磁致伸缩式）和差压变送器，通过测量油罐液位、油罐压差，自动计算出油品密度，最终计算出油罐储存油品的质量。

2.2  油料收发控制与计量系统

该系统主要是通过油库收发油、倒罐作业自动化，以降低劳动强度、提高作业效率、增强作业安全。

油料收发控制与计量系统主要由电动阀（泵前、泵后、工艺管线、主管线）、压力变送器、变频器、泵启动器、防抽空静电保护器、质量流量计、PLC可编程控制器、监控工作站和监控管理软件等组成。通过PLC（远程I/O模块）采集防抽空静电接地状态、泵进出口压力、电动阀和泵工况等参数，根据收油数量及来油批次自动选择收油流程，控制相应的泵阀实现自动收油。

2.3  消防报警系统

该系统主要是对库区关键作业场所的温度、油气浓度进行监测，在关键作业场所安装消防报警按钮，同时在控制中心或分控室安装消防报警主机，采用主动和被动两种方式消除火灾隐患。当有消防火情时，消防报警主机产生报警，并在导航图上显示具体报警位置。

该系统由火焰探测器、爆炸传感器、气体发生器、消防报警按钮、短信发送模块、状态采集转换器、消防报警控制器、消防联动控制设备等组成。系统自动检测报警信号并判断报警区域，发出声、光警示，自动喷射抑爆剂控制火情。

2.4  零发油自动灌装与计量系统

通过远程监控计算机或发油控制器设置发油参数，按程序完成自动发油过程，当发油量达到设定值时，自动停止发油。当发生溢油时，自动停止发油，实现防溢保护。当静电接地电阻值达不到要求时，不启动发油或自动停止发油，实现防静电保护。监控计算机可以实时监控发油过程，记录、查询、统计发油数据。

该系统主要由质量流量计、电液阀、防溢防静电保护器、泵控制器、RFID车牌识别系统、IC卡发油控制器、通讯转换设备、监控工作站和控制管理软件组成。

2.5  查库巡检系统

查库巡检是油库日常管理的重要任务。为确保作业人员能履职尽责，查库时将各巡查点巡查时间、巡查人员、巡查记录等上传到信息管理平台，为安全管理提供基本依据。

该系统主要由巡检器、信息装置、通讯装置、管理工作站和管理软件组成。查库点设置在各罐顶、罐底、库房、栈桥、发油台、油泵房等需检查部位，业务办公室安装数据上传控制器。通过查库人员到巡查现场的点击，然后将数据传输到电脑中，通过集成将数据汇集到服务器。通过这套系统，可确保查库人员在规定的时间和路线，到规定的地点进行巡查，起到监督作用。

2.6  安防监控与管理系统

安防监控与管理主要包括视频监控和门禁管理两部分功能。视频监控能够以多画面或单画面显示监控图像，可对任意一路摄像机转动、镜头拉伸、预制位调用等动作进行控制，对每一路视频图像进行实时录像、存储与回放。门禁管理可以对车辆、人员进行识别，并按权限控制出入敏感区域。

视频监控系统主要由网络摄像机、网络存储设备、解码与控制设备、显示设备及视频管理软件组成。门禁管理系统主要由门禁控制器、射频卡、读卡器（车辆采用远距离射频卡）、电控锁、门启动器（可控制电动伸缩门或道闸）、车辆感应器、地感线圈、监控工作站和管理软件组成。

3  结  语

计算机及网络技术的应用使油库管理从人工作业转向自动化、精细化和信息化，而物联网技术的应用将使油库管理从信息化迈向智能化。在调查研究和工程实践中，我们认为， 以下两个问题需要特别关注，尽快解决。

一是独立自主的传感器产业建设。传感器是物联网的重要组成部分，其可靠性、实时性、抗干扰性直接影响物联网应用系统的性能。目前，我国的传感器产业创新能力不足，磁制伸缩式液位仪、流量计等油料管理领域大部分传感器需要进口，建设与维护成本高昂，信息安全隐患严重。因此，必须加大国产传感器产品研发力度，加快国产传感器产业建设步伐，提升国产传感器使用率和竞争力。

二是物联网技术应用行业标准建立。在传感器产品方面，我国已累计建立了温度、流量、压力、物位、机械量、执行、变送等20多类360余项产品通用技术标准，但在工程建设产品选型时，经常发现不少设备不符合相关标准规范，尤其是进口设备。同时，在系统集成方面，数据接口、物理层规范等缺乏相应标准，造成应用系统设备可替换性差、升级维护困难等问题，严重制约产品的推广应用。因此，需要在物联网关键技术研究成果和现有标准规范的基础上，结合行业特点和应用需求，尽快建立石化行业物联网建设应用标准，加速物联网技术的推广应用。

参考文献

[1]叶向东.现代化炼油自动化系统工程设计[J].石油化工自动化，2010（4）：1-8.

[2]丁露，梅恪.智能传感器在物联网领域中的应用[J].信息技术与标准化，2010（8）：22-25.

[3]李一庆.油库自动化技术应用的探讨[J].石油库与加油站，2012（4）：1-5.