油料仓库信息综合集成方法研究

廖 微,康娟娟,陈 勇,伊 鸣,张 敏

(1.北京油料研究所 北京 102300；2.后勤信息中心 北京100016；3.中国人民解放军65133部队 辽宁 沈阳 110043；4.中国人民解放军71602部队 山东 潍坊 261041)

油料仓库信息综合集成方法研究

廖 微1,康娟娟2,陈 勇1,伊 鸣3,张 敏4

(1.北京油料研究所 北京 102300；2.后勤信息中心 北京100016；3.中国人民解放军65133部队 辽宁 沈阳 110043；4.中国人民解放军71602部队 山东 潍坊 261041)

近年来,油库的信息化建设取得了长足进步,国内的各种油库都建成了各类自动化管理系统和安防系统,显著地提高了油库的日常管理水平与安全作业等级。但从油库一体化管理的目标来看对油库信息系统的数据集成接口进行梳理和规范势在必行。建设油库信息化就要实现油库各类数据的综合利用,必须要实现油库信息系统作业数据的融合集成,不能使油库的各类作业系统又变成一个个信息孤岛。本文旨在探讨如何利用物联网技术来实现油库信息的规范化集成,实现油库作业数据与上层管理平台的无缝融合,实现行业内数据的一体化应用,为油库整体安全管理提供辅助决策支持。

油库；自动化系统；信息融合；集成模型

油料仓库是我国油料供应管理的重要实体。目前,我国的油库自动化信息化建设起步于上世纪90年代初,历经近二十年的发展,取得了长足的进步:一是建设水平较高,尤其是大罐储量自动计量和安防监控系统,采用国内外先进成熟的产品［1］,取得了较好的应用效果；二是应用范围广,基本涵盖了铁路收发、油罐储存、汽车零发油等收储发各个环节以及周界防范、视频监控、消防报警、查库巡检、门禁等安全管理各个方面。

但是,从油库安全管理的要求来看,目前油库的信息化建设尚有两点不足:一是总体规划不够、标准实施不足,油库的信息化建设亟需通过总体规划和标准控制,从软、硬件和数据接口三个层面对自控系统建设进行规范和引导,打破目前各个系统技术制式不一,集成度不高,综合效益低的局面,提高作业调度指挥能力和安全监控水平［2］；二是数据综合利用程度低、辅助管理能力弱,由于目前油库尚未全面部署统一的管理平台,系统多是独立运行,数据没有集成和融合,无法结合业务管理进行综合利用分析,不能为油库的管理决策提供数据支持。因此,有必要结合物联网技术,研究油库综合集成方法,建立标准统一、运转高效、融合共享的油料感知控制体系。融合集成油库收发作业、物资管理和安全防范等系统要素,能够规范处理油库作业基础数据集成模式。

1 集成架构

油库现场各自控系统分别通过物联接入网关连接物联接入网络,具体有两种方式:硬集成与软集成。硬集成指从现场通讯处理单元、PLC、二次表等硬件直接采集数据。软集成指从自控系统的上位机通过接口软件进行数据集成［3］。物联接入网关支持485、TCP/IP等多种信号接入形式。

物联接入网关主要部署在各分控室,与办公区机房的物联集成网关通过铺设光纤进行网络传输。网络基于工业以太网体制,可采用星型、环形或混合形式,以常用星型拓扑为例,多个接入网关通过光纤统一连接到集成网关中心节点［4］。集成网关支持多达8个以太网光口,一般无需额外的交换机与光端机。由于接入网关与集成网关都具有网络层交换功能,最终所有网关都能自由地实现以太网通信。在办公区机房,集成网关中应用服务器与网闸（外网口）同样连接到油库信息网络,网闸自动完成Modbus TCP与ODBC等协议的代理［5］,支持数据处理主机与组态服务以及集成数据库的透明访问。

系统架构如图1所示。

图1 油库信息集成架构Fig.1 Oil depot information integration architecture

2 集成模式

油库对于作业及安防系统的集成模式应根据系统的配置状况选择相应的数据集成模式:

1）当作业系统应用OPC协议的,数据实时性要求高的采用OPC方式进行数据集成；

2）当存在上位机时,数据实时性要求不高的采用数据采集中间件方式进行集成；

3）当不存在下位控制机时,同时具备现场总线的,直接访问工业控制现场总线,根据数据通信规则通过485、232接口对数据量进行抽取,对实时数据进行集成；

4）当不存在下位控制机时,同时不具备现场总线的,采用无线网络的方式进行数据集成。

2.1 以太网总线方式的硬集成

对于存在以太网的情况,采用数据网关［6］的模式进行数据采集,以油罐计量系统为例（如图2所示）,液位计（或液位计二次表）输出信号以总线方式传送至分控室。分控室须配有液位计通讯处理单元作为集成接口处理该区域油罐测量数据,该单元提供1个数据输入接口,2个数据输出接口。接口1采集各液位计数据,接口2和接口3分别向油罐监测计算机和物联接入网关提供油罐监测数据。接口3通常采用485形式,基于Modbus标准［7］协议。

图2 油罐计量系统的系统集成Fig.2 System integration of oil tank measuring system

实际部署时,因通讯处理单元对下连接液位计个数限制,在一个分控室内可部署多个通讯处理单元,每个单元的接口3分别连接物联接入网关。对处于不同地理位置的罐区,可在多个分控室分别部署物联接入网关。

物联集成平台对液位计通讯处理单元只要求传输现场一次数据,不要求计算二次数据。当现有液位计的通讯处理单元不能提供接口3时,接入网关采取监听模式,直接连接口2,此时接入网关将不会主动发出读命令,而只是被动检测接口2上的数据,不会破坏原有系统的正确性。液位计通讯处理单元的接口3作为与集成平台的接口,采用RS485接口,Modbus RTU通信协议,波特率可选:2 400，4 800，9 600 bps。

2.2 无线网络方式的硬集成

对于数据节点较多,无网络的情况,主要采用无线集成方式。以工艺流程监控系统为例,如图3所示,现场工艺设施上布设无线阀门回讯器、无线压力变送器、无线温度变送器［8］等无线节点,节点具备路由功能并采用无线自组网［9］形式,最终所有节点数据传输至WIA网关。WIA网关再将数据以TCP/IP形式传输至物联接入网关,进而通过光纤传输至物联集成网关。WIA网关部署在露天现场,物联接入网关可以部署在露天现场,也可就近部署在分控室。

图3 无线模式的系统集成Fig.3 The system integrated on wireless mode

2.3 OPC方式的软集成

OPC数据采集接口规范主要用于数据更新实时性高的相关业务系统数据采集服务。

图4 OPC模式的系统集成Fig.4 The system integrated on OPC mode

OPC［10］方式的软集成主要应用于现场监控机存在上位机,并且上位机提供OPC服务的集成方式,适用于大罐计量系统、铁路收发系统、汽车零发油系统、飞机直线加油系统等实时性较高的业务系统。OPC客户端通过访问上位机提供的OPC服务,集成管理平台可以用最小的集成成本实时获取系统各类数据。对于作业数据实时性要求较高的作业系统,建议底层作业系统供应商提供OPC服务,降低物联集成网关的硬件成本,以OPC服务方式获取实时数据。

2.4 中间件方式的软集成

中间件方式的软集成主要适用于现场监控机存在上位机,并且上位机提供数据库服务的集成方式,适用于部分实时性低的作业管理系统。用户在后端搭建集成平台与上位机之间的数据转换桥梁,这个桥梁称之为中间件服务,该服务一般采用C或Delphi等语言进行编写,以用低成本获取系统的数据。

图5 基于中间件方式的系统集成Fig.5 The system integrated on Middleware mode

3 结束语

文中所描述的集成模式在部分地区的油料仓库已经开始推广应用两到三年,规范的集成接口使得数据稳定而可靠的获取,海量数据实时汇总于总部管理信息平台中,为下一步海量数据的深层分析与应用奠定了坚实的基础。

［1］沈尔诚.油库综合自动化系统［J］.工业控制计算机，2005（11）: 47-48.SHEN Er-cheng.Comprehensive automation system of oil depot［J］.Industrial Control Computer，2005（11）:47-48.

［2］王兰静.浅谈混合法油罐计量系统［J］.中小企业管理与科技，2008（14）:35-37.WANG Lan-jing.Discussion on the hybrid method of oil tank measuring system［J］.The Small and Medium-Sized Enterprise Management and Technology，2008（14）:35-37.

［3］常慧玲.集散控制系统应用［M］.北京:化学工业出版社，2009.

［4］阳宪惠.现场总线技术及其应用［M］.北京:清华大学出版社，1998.

［5］蒋妍妍.基于CAN总线的油库自动化系统下位机设计［D］.合肥:合肥工业大学，2007.

［6］杨育红.L0N网络控制技术及应用［M］.西安:西安电子科技大学出版社,1999.

［7］徐玮.多协议信息集成作业网关在油库监测计量系统中的研究与实现［D］.北京:中国科学院研究生院，2008.

［8］许洪华.现场总线与工业以太网技术［M］.北京:电子工业出版社，2007.

［9］曾茹，相军，丁清一.黄岛油库自动控制系统［J］.石油规划与设计,2002（7）:22-23.ZENG Ru，XIANG Jun，DING Qing-yi.Automatic control system of Huangdao oil depot［J］.Planning and Design of Oil，2002（7）:22-23.

［10］税爱社，方卫红.油料储运自动化系统［M］.北京:中国石化出版社，2008.

The research of oil depot information integration method

LIAO Wei1，KANG Juan-juan2，CHEN Yong1，YI Ming3，ZHANG Min4
（1.Research Institute of POL in Beijing,Beijing 102300,China；2.PLA LIC,Beijing 100016,China；3.Unit 65133 of PLA,Shenyang 110043,China；4.Unit 71602 of PLA,Weifang 261041，China）

In recent years，the informatization construction of oil depot has made considerable progress，all kinds of oil depot of the domestic built all kinds of automation management system and security system.It significantly improve the daily management level and safety operation level of oil depots.With the depot integrated management goal of the integrated interface of oil depot information system data review and normative imperative.Construction of oil depot information to realize the comprehensive utilization of oil depot of various data，must realize the fusion of oil depot information system operating data integration，will make the oil depot operating system and becomes information islands.This paper discussed how to use the Internet technology to realize the standardization of oil depot information integration，realize seamless integration of oil depot operation data and upper management platform，realize the integration of application data inside the industry，to provide decision support for the overall safety management of oil depot.

oil depot；automation system；information integration；integration model

TN273

：A

：1674-6236（2015）18-0001-03

2014-12-19稿件编号：201412182

国家自然科学基金(61171136)

廖 微（1980—）,男,湖南株洲人,硕士,工程师。研究方向:油料储运自动化。