原油运输智能监控系统应用技术研究

杨靖 张君 王玉新

[摘    要] 新疆大部分油区地处偏远戈壁或沙漠，油井建产初期，无法快速配套集中运输管道，因此需要使用车辆对单井产油进行远程运输。由于地处偏远，运输过程中存在监控盲点，所以原油运输过程中安全智能监控的需求也越来越迫切。本文对如何实现安全运输整个环节做了具体分析并提供了原油运输智能监控系统的方案。通过反复的试验证明，原油运输智能监控系统有助于提高油田智能化程度，同时保障油企利益不受损失。

[关键词] 物联网;安全监控;无线数据传输;智能电子锁;身份识别;入侵感知

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 01. 043

[中图分类号] F270.7    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2020）01- 0102- 03

1      前    言

近年来油田的原油运输在管理上存在工作站点多，运输距离远，监控困难等特点，特别是原油运输过程中无法监控运输途中停车偷油的情况，所以在现阶段难以用智能的手段实现原油运输途中的安全管控。

2      原油运输管理国内现状

目前国内大多车辆运输管理系统是通过综合集成无线射频识别、无线通信、定位算法等技术，实现管理运输作业，但是针对原油运输的应用仍然存在一些问题：一部分是以车辆运输路线、车辆运动和静止的时间来判断车辆是否有可能偏离路线或潜在偷油情况，系统是以车辆运动状态来判断，存在判断不准确的情况;另一种系统是以射频识别为代表，当车辆驶入指定区域进行作业管理，但系统无法监控原油运输途中的偷油情况。

新疆油田公司采油一厂目前原油运输过程的防盗方式是打铅封。铅封是一次性使用，用完即扔，存在浪费;同时铅封没有唯一识别性，较容易被复制，无法真正起到防盗作用。

3      原油运输智能监控系统概述

本系统目标是能够实现特种车辆在偏远地区原油装车、运输、卸油的物流管理系统和人员物资智能识别一体化监控系统，通过综合集成无线通讯、无线识别、定位算法及触发式监控等技术，实现车辆远程自动监控，达到智能化的管理效果。

该系统采用智能物联网体系结构，所有设备均具备自动化、智能化管理性能，能够对整个生产作业区内原油运输和装卸进行精细化管理，实现车辆识别、定点开锁、自动监控、巡检等所有流程信息化，同时，在原油运输中，能够清楚地记录车辆的运输管理、装卸油作业整套流程，规范原油运输安全生产体系，减少了原油装卸及运输过程中可能会发生的偷盗油事件，确保原油安全运输，提高企业经济效益。

3.1   系统总体设计

如图1，从系统业务流程图角度看有下面几个环节：

如图2，从系统使用流程图角度分为下面几个环节：

3.2   系统主要技术及功能亮点

（1）在指定区域内作业人员才能开锁;

（2）开锁权限可以远程下发和注销;

（3）原油运输智能监控基站支持在网络信号差的情况下授权开锁权限;

（4）车辆驶入和驶离油井作业区域，监控设备进行智能开启和关闭;

（5）油罐车装、卸油口开关状态跟踪与记录;

（6）设备符合特种车辆防爆防拆设计;

（7）设备可以长时间待机工作;

（8）自动对进入油井作业区域物体进行身份识别及视频拍摄上传;

（9）所有作业流程都有视频拍摄记录并会自动上传到后台服务器。

3.3   系统核心技术介绍

针对原油运输系统，自主研发和使用了以下3个核心技术：智能运油锁与钥匙技术，Impact物联网综合控制总成设计与通讯技术，多地视频云存储的数据冗余备份技术。

3.3.1   运油锁与钥匙技术

运油锁的设计支持近场无线通讯功能，能够被Impact物联网综合控制总成识别和双向通讯。支持电子锁反复使用，循环利用，可以远程动态修改锁拥有者的信息。智能锁必须要在授权的电子钥匙上配对后才能开启，无授权的电子钥匙无法开锁。同时授权可以通过时间段，次数对钥匙进行远程配发和注销。

由于原油运输作业的特殊性，该运油锁和智能钥匙具备以下功能：锁体不带电、防爆隔爆、锁体防冲击撞击、锁体防暴力拆解、钥匙离线后日志自动存储等等。

3.3.2   Impact物联网综合控制总成技术

Impact物联网综合控制总成是该系统的核心硬件，该设备主要使用近场无线定位算法和智能感知设备的技术，达到了设备功耗最小，数据通讯延迟最小，信号传输距离远的能力。当油罐车驶入采油作业区时，通过近场无线定位算法将进入井场的车辆视频实时传输给后台;当油罐车驶离采油作业区时，通过定位算法关闭视频采集设备，达到触发式视频监控，既保证了作业中的视频可以实时被后台监控到，也实现了无作业时，功耗最小，流量最小，节省了系统后期维护开销。

当有物体进入指定作业区域时，通过物体感知技术，视频启动并触发后台报警机制，监控摄像头自动拍攝并将视频信息上传至后台，同时监控车辆上运油锁开关状态是否正常。当车辆装完油离开作业区域时，系统自动检查所有车辆上的锁是否正常闭合，同时关闭视频监控。

3.3.3   多地视频云储存

多地视频云储存储的数据冗余备份技术，该技术要求通过结合hash算法和数据库的二级检索功能对监控中心的视频数据和井场的监控视频进行差异化数据备份和压缩，该技术的使用可以有效地降低视频流量保证了低带宽情况下能正常观看视频同时也能够保留高清画质的视频图像以备历史追溯。另外，前后台数据交互通过私有协议进行数据保护，确保前后台数据不易被人破解，同时保留作业者完整的操作记录用于确认事故责任人。

3.4   系统流程

运输司机在指定地点领取身份识别卡、智能锁和电子钥匙。系统管理人员同步指定司机定点进行拉油作業，当运油车辆驶入指定的作业区后，Impact物联网综合控制总成将自动侦测到原油运输身份识别卡。

司机在Impact物联网综合控制总成覆盖范围内（30米），原油运输身份识别卡会自动触发摄像头，司机按钥匙上按钮获得开锁权限，开锁后装油作业，同时自动上传开锁信息到系统后台。触发后的视频通过网络实时回传给管理服务器。系统平台弹出提示和视频画面，供管理人员监察。

装油结束后，油罐车缓缓驶离井区时，系统在1分钟后检查车辆上锁是否全部施封，同时视频画面将在2分钟后自动关闭以节约无线通讯流量，以上时间均可以根据实际情况进行自定义。

3.5   原油运输防盗机制

车辆没有上锁就离开作业现场，系统后台将自动进行文字和声音报警。如果外部车辆驶入油井作业区域，超声波将自动被触发，同时启动视频摄像头拍摄并上传给后台服务器，以便于管理人员及时监控作业区域内情况。

在整个运输过程中，由于钥匙未在Impact物联网综合控制总成有效覆盖区，所以锁在运油全程无法打开。若人为用机械方式将锁头从锁孔强制拔出或将锁杆剪断，锁体就会损坏，无法修复，到达集输站后无法正常还锁。

当油罐车辆驶入集输站地磅房，地磅管理人员通过摄像头观察整辆车施封情况，确认正常后，用电子钥匙开启油罐车车尾卸油口的锁，同时罐车司机需要将油罐车车顶的两把智能锁打开，开锁卸油，同时钥匙自动上传开锁记录。此时网络摄像头通过有线网络将解封操作的实时视频画面回传给视频服务器。解封操作完成后，司机需将车辆上3把挂锁和1把钥匙上交到值班室，由值班人员负责管理。

4      结    论

（1）该系统可以实现油罐车定点开关锁、开关信息实时记录并上传，所有关键点的人为操作均能视频记录并上传。后续可以将以上信息进行大数据分析，建立运输动态管理机制，能为相关决策提供有力依据;

（2）该系统正式投入使用后，配合相关管理措施的制定和试行，可以有效规范原油运输流程，实现信息化管理，符合智能油田理念。此外，还可以取消一次性铅封锁的使用，节省铅封费用，同时也避免了铅封使用后扔掉造成的资源浪费，符合绿色矿山理念;

（3）该系统能够使原油偷盗现象得到较大改观，甚至可以杜绝偷盗发生，避免油企利益受损;

（4）过去运输过程需要采油工跟车押运，该系统上线运行后，可以取消人员跟车押运，节约人工成本;

（5）该系统可以根据后续需求进行功能扩展，例如：油区安防建设，由于油区已经安装Impact物联网综合控制总成，在现有硬件基础上可以通过软件完善来实现油区专网覆盖，对未授权行为和事件进行自动监控，同时也减少了后续资金的重复投入，节约建设成本。

主要参考文献

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