浅析GPS系统在油田特种车辆管理中的应用

安柏峰

摘 要：全球卫星定位系统（GPS）能够提供全球覆盖、全天候、免费的标准授时/导航定位服务，通过车载 GPS 接收机可以实时地获得车辆的位置和速度等关键信息，并能实现对单台特种车辆燃油量的实时监控。车辆的实时位置信息和运行状态是实现对车辆实时监控和科学管理的关键数据，因此，油田企业特种车辆的管理中GPS的应用可以发挥关键性的作用。

关键词：GPS 系统；特种车辆

一、GPS 系统概述

1. GPS 系统的概念

GPS 是一种具有全天候性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全球性、优势的导航定位、定时、测速系统。

2. GPS 系统的组成

GPS 系统由空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统三大子系统构成。空间卫星系统由均匀分布在地球 6个轨道平面上的24 颗高轨道工作卫星构成。卫星每 12 小时（恒星时）沿近圆形轨道绕地球1周，由星载高精度原子钟控制无线电发射机在“低噪声窗口”附近发射L1、L2 两种载波，向全球的用户接收系统连续地播发 GPS 导航信号。地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的1个主控站、3个注入站和5个监测站构成。

3. GPS 系统应用网络结构

GPS 系统通过通讯公司提供的 APN 专线，采用 C/S方式构建 GPS 系统管理网络；并通过调度中心的地图、监控、跟踪模块等应用软件监控终端，访问企业内部的服务器，从而获取特种车辆作业信息，实现动态管理。其应用功能由车载无线数据终端、调度中心、GPRS通信网络系统3 部分实现。

4. GPS 应用系统功能

（1）车载无线数据终端的主要功能：①自动接收GPS信号进行定位，并将定位信息通过GPRS 网络传给调度中心；②车载终端的单键热线报警功能；③车载终端与调度中心的通话功能；④车载电子地图功能；⑤超速报警提示功能；⑥自动接收调度中心发送的调度指挥命令和远程控制指令，并显示在液晶显示屏上。

（2）调度中心的主要功能：①对车载终端的初始化功能，包括对GPS接收机、硬件、软件进行初始检测；②接收车载终端的热线报警功能；③与车载终端通话功能；④向车辆发出各种调度指令和报警信息；⑤对车载终端的实时连续跟踪；⑥历史行驶轨迹查询功能；⑦地图测量和行驶路线优化功能。

（3）GPRS 通信網络系统的主要功能：在车载单元与监控中心之间进行数据传输，确保各车载单元发出的车辆GPS 信息、传感器信息和中央处理机送出的指令在车载单元与监控中心之间进行稳定传送。车载终端嵌入了 GPRS通信模块，它将GPS接收模块的位置信息实时发送到远程数据库监控中心，当无线通信模块登录到 GPRS 网络时，再实时地把GPS接收模块的位置信息发送到调度中心，为调度中心的信息管理系统提供原始数据支持。

二、油田特种车辆监控管理

由于油田企业的生产作业一般在偏远野外，地理环境恶劣，因此，对特种车辆的作业过程监控管理效果会直接影响现场作业的安全和效率。为了保证恶劣环境下特种车辆野外作业的安全性和有效性，利用GPS系统的功能特点可以有效实现对油田特种车辆的实时监控管理。

1. 特种车辆野外现场作业的跟踪、监控

特种车辆是油田作业中不可缺少的配套设备，主要有井下作业系统和测井系统两大类，主要车型有液压运管车、井架车、地锚车、吊车、水泥车、罐车、测井仪器车、测井绞车、测井井架车、火工器材运输车、放射源运输车等。此类车辆多数是超长、超高、超宽、超重车型，而且由于作业特殊性及工程特点，加之作业距离偏远、环境恶劣，很容易造成车辆作业故障或交通事故。应用 GPS 系统对特种车辆的野外现场作业进行跟踪、监控，实时掌握特种车辆的现场作业情况，能根据野外环境进行及时有效的科学调度，提高野外作业的安全性及作业的效率。与此同时，对出现意外情况的车辆，能及时有效地采取正确的措施，弱化了特种车辆野外作业的风险。

2. 危险品运输的跟踪、监控

油田企业主要生产石油、天然气等危险品，此类物质具有易爆、易燃、毒害、腐蚀、放射性等特点，危险性大，在运输中容易发生燃烧、爆炸等安全事故。因此，除了对车辆技术等级的一级要求外，对危险品运输的实时跟踪、监控是确保其安全运输的必要前提。通过应用 GPS 系统对危险品运输车辆进行管理，实现实时掌握危险品运输车辆的位置信息，包括经度、纬度、行驶方向、速度等，及时、快速协助现场及相关人员处理运输险情，有效增强企业对运输车辆、危险品及人员的安全管理能力，从而把运输风险控制在最低，并提高了应急救援的及时性。GPS 系统的应用极大地提高了驾驶员和危险品运输车辆的安全系数，加强了企业对危险品车辆运输的监督和管理。

3. 特种设备运输的跟踪、监控

因油田企业作业的特殊性，使用的特种设备一般质量大、体积大，且需要确保安全平稳、有效及时运达作业现场。加之油田作业处于地理环境恶劣、路况不佳等客观环境中，因而及时了解特种设备运输车辆的位置、行驶路线、安全状况等信息尤显重要。应用 GPS 系统和通信系统对特种设备的运输进行跟踪监控，可以通过调度中心的电子地图实时显示出拖载特种设备车辆的实际位置、行驶方向及瞬时车速，并可以随着目标移动，使目标始终保持在屏幕上，还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪监控，从而确保特种设备运输的安全。通过 GPS 系统跟踪定位来实现对特种设备运输的跟踪、监控，满足了油田特种设备运输安全性的需求，同时可以通过该系统实现运输路线的优化，从而减少运输成本、提高工作效率。

三、油田特种车辆精确油耗管理

油田特种车辆的油耗管理一直是成本控制的瓶颈，GPS 系统平台可以实现精确油耗管理，从而有效控制油耗成本。在 GPS 车辆监控平台基础上开发的精确油耗管理系统能对车辆油耗进行实时监控，并精确分析车辆作业和油耗的关系，有效解决油田特种车辆作业油耗管理的弊端，对油耗使用过程进行控制，从而降低车辆运行成本。

1. 精确油耗管理的实现原理

基于GPS系统平台，综合应用GPS技术、电子测量技术及计算机技术能实现对于单台特种车辆实时燃油量的监控、油耗异常的报警、各时间段耗油量的统计、某时间段超量油耗通知。

精确油耗的实现原理是：将GPS 车载终端 MCU测量油量传感器的模拟电压转化为数字量，根据系统设定的时间间隔实时向系统传输数据；通过对车辆运行状态的实时跟踪、监控，可以比较油耗变化量与车辆运行状态（主要指车辆行驶速度）的关系，从而判断油耗异常情况，并对出现油耗异常情况进行报警。另外，通过分析单车运行状态与油耗量的关系，能为有效控制生产经营成本提供数据资料，而计划经营部门可以借此优化燃油消耗与车辆运行的“油运比”，从而节约单车运行成本，提高车辆运行效率。

2. 精确油耗管理的目标实现

（1）实时油耗监控——对车辆运行状态的油量值进行实时监控。

（2）各时间段油耗量统计——统计某一考核时间段油耗量数据。

（3）油耗异常报警——在车辆运行状态与油耗关系异常时进行报警。

（4）历史数据资料统计——对车辆运行的“油运比”进行优化。

（5）超量油耗预警通知——对某一考核时间段油耗量超标进行预警通知。

总之，精确油耗管理的实时油耗监控及油耗异常情况下的预警通知等功能的实现，可以解决油田特种车辆油耗管理中遇到的难题，有效控制车辆运行成本，实现对油耗的科学管理。

GPS 系统以其高精度、实时性、结构简单、方便轻巧等优点，在油田特种车辆管理中发挥着重要的作用。通过对车辆进行实时跟踪、监控管理，对单车精确油耗的管理，油田特种车运行的安全性得到进一步提高，生产成本得到精确控制，提高了车辆运行效率，实现了管理的科学性。

参考文献

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