廖 微,康娟娟,陳 勇,伊 鳴,張 敏

(1.北京油料研究所 北京 102300；2.后勤信息中心 北京100016；3.中國人民解放軍65133部隊 遼寧 沈陽 110043；4.中國人民解放軍71602部隊 山東 濰坊 261041)

油料倉庫信息綜合集成方法研究

廖 微1,康娟娟2,陳 勇1,伊 鳴3,張 敏4

(1.北京油料研究所 北京 102300；2.后勤信息中心 北京100016；3.中國人民解放軍65133部隊 遼寧 沈陽 110043；4.中國人民解放軍71602部隊 山東 濰坊 261041)

近年來,油庫的信息化建設(shè)取得了長足進步,國內(nèi)的各種油庫都建成了各類自動化管理系統(tǒng)和安防系統(tǒng),顯著地提高了油庫的日常管理水平與安全作業(yè)等級。但從油庫一體化管理的目標(biāo)來看對油庫信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成接口進行梳理和規(guī)范勢在必行。建設(shè)油庫信息化就要實現(xiàn)油庫各類數(shù)據(jù)的綜合利用,必須要實現(xiàn)油庫信息系統(tǒng)作業(yè)數(shù)據(jù)的融合集成,不能使油庫的各類作業(yè)系統(tǒng)又變成一個個信息孤島。本文旨在探討如何利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)油庫信息的規(guī)范化集成,實現(xiàn)油庫作業(yè)數(shù)據(jù)與上層管理平臺的無縫融合,實現(xiàn)行業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)的一體化應(yīng)用,為油庫整體安全管理提供輔助決策支持。

油庫；自動化系統(tǒng)；信息融合；集成模型

油料倉庫是我國油料供應(yīng)管理的重要實體。目前,我國的油庫自動化信息化建設(shè)起步于上世紀(jì)90年代初,歷經(jīng)近二十年的發(fā)展,取得了長足的進步:一是建設(shè)水平較高,尤其是大罐儲量自動計量和安防監(jiān)控系統(tǒng),采用國內(nèi)外先進成熟的產(chǎn)品［1］,取得了較好的應(yīng)用效果；二是應(yīng)用范圍廣,基本涵蓋了鐵路收發(fā)、油罐儲存、汽車零發(fā)油等收儲發(fā)各個環(huán)節(jié)以及周界防范、視頻監(jiān)控、消防報警、查庫巡檢、門禁等安全管理各個方面。

但是,從油庫安全管理的要求來看,目前油庫的信息化建設(shè)尚有兩點不足:一是總體規(guī)劃不夠、標(biāo)準(zhǔn)實施不足,油庫的信息化建設(shè)亟需通過總體規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)控制,從軟、硬件和數(shù)據(jù)接口三個層面對自控系統(tǒng)建設(shè)進行規(guī)范和引導(dǎo),打破目前各個系統(tǒng)技術(shù)制式不一,集成度不高,綜合效益低的局面,提高作業(yè)調(diào)度指揮能力和安全監(jiān)控水平［2］；二是數(shù)據(jù)綜合利用程度低、輔助管理能力弱,由于目前油庫尚未全面部署統(tǒng)一的管理平臺,系統(tǒng)多是獨立運行,數(shù)據(jù)沒有集成和融合,無法結(jié)合業(yè)務(wù)管理進行綜合利用分析,不能為油庫的管理決策提供數(shù)據(jù)支持。因此,有必要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),研究油庫綜合集成方法,建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、運轉(zhuǎn)高效、融合共享的油料感知控制體系。融合集成油庫收發(fā)作業(yè)、物資管理和安全防范等系統(tǒng)要素,能夠規(guī)范處理油庫作業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集成模式。

1 集成架構(gòu)

油庫現(xiàn)場各自控系統(tǒng)分別通過物聯(lián)接入網(wǎng)關(guān)連接物聯(lián)接入網(wǎng)絡(luò),具體有兩種方式:硬集成與軟集成。硬集成指從現(xiàn)場通訊處理單元、PLC、二次表等硬件直接采集數(shù)據(jù)。軟集成指從自控系統(tǒng)的上位機通過接口軟件進行數(shù)據(jù)集成［3］。物聯(lián)接入網(wǎng)關(guān)支持485、TCP/IP等多種信號接入形式。

物聯(lián)接入網(wǎng)關(guān)主要部署在各分控室,與辦公區(qū)機房的物聯(lián)集成網(wǎng)關(guān)通過鋪設(shè)光纖進行網(wǎng)絡(luò)傳輸。網(wǎng)絡(luò)基于工業(yè)以太網(wǎng)體制,可采用星型、環(huán)形或混合形式,以常用星型拓撲為例,多個接入網(wǎng)關(guān)通過光纖統(tǒng)一連接到集成網(wǎng)關(guān)中心節(jié)點［4］。集成網(wǎng)關(guān)支持多達8個以太網(wǎng)光口,一般無需額外的交換機與光端機。由于接入網(wǎng)關(guān)與集成網(wǎng)關(guān)都具有網(wǎng)絡(luò)層交換功能,最終所有網(wǎng)關(guān)都能自由地實現(xiàn)以太網(wǎng)通信。在辦公區(qū)機房,集成網(wǎng)關(guān)中應(yīng)用服務(wù)器與網(wǎng)閘（外網(wǎng)口）同樣連接到油庫信息網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)閘自動完成Modbus TCP與ODBC等協(xié)議的代理［5］,支持?jǐn)?shù)據(jù)處理主機與組態(tài)服務(wù)以及集成數(shù)據(jù)庫的透明訪問。

系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 油庫信息集成架構(gòu)Fig.1 Oil depot information integration architecture

2 集成模式

油庫對于作業(yè)及安防系統(tǒng)的集成模式應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的配置狀況選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)集成模式:

1）當(dāng)作業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用OPC協(xié)議的,數(shù)據(jù)實時性要求高的采用OPC方式進行數(shù)據(jù)集成；

2）當(dāng)存在上位機時,數(shù)據(jù)實時性要求不高的采用數(shù)據(jù)采集中間件方式進行集成；

3）當(dāng)不存在下位控制機時,同時具備現(xiàn)場總線的,直接訪問工業(yè)控制現(xiàn)場總線,根據(jù)數(shù)據(jù)通信規(guī)則通過485、232接口對數(shù)據(jù)量進行抽取,對實時數(shù)據(jù)進行集成；

4）當(dāng)不存在下位控制機時,同時不具備現(xiàn)場總線的,采用無線網(wǎng)絡(luò)的方式進行數(shù)據(jù)集成。

2.1 以太網(wǎng)總線方式的硬集成

對于存在以太網(wǎng)的情況,采用數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)［6］的模式進行數(shù)據(jù)采集,以油罐計量系統(tǒng)為例（如圖2所示）,液位計（或液位計二次表）輸出信號以總線方式傳送至分控室。分控室須配有液位計通訊處理單元作為集成接口處理該區(qū)域油罐測量數(shù)據(jù),該單元提供1個數(shù)據(jù)輸入接口,2個數(shù)據(jù)輸出接口。接口1采集各液位計數(shù)據(jù),接口2和接口3分別向油罐監(jiān)測計算機和物聯(lián)接入網(wǎng)關(guān)提供油罐監(jiān)測數(shù)據(jù)。接口3通常采用485形式,基于Modbus標(biāo)準(zhǔn)［7］協(xié)議。

圖2 油罐計量系統(tǒng)的系統(tǒng)集成Fig.2 System integration of oil tank measuring system

實際部署時,因通訊處理單元對下連接液位計個數(shù)限制,在一個分控室內(nèi)可部署多個通訊處理單元,每個單元的接口3分別連接物聯(lián)接入網(wǎng)關(guān)。對處于不同地理位置的罐區(qū),可在多個分控室分別部署物聯(lián)接入網(wǎng)關(guān)。

物聯(lián)集成平臺對液位計通訊處理單元只要求傳輸現(xiàn)場一次數(shù)據(jù),不要求計算二次數(shù)據(jù)。當(dāng)現(xiàn)有液位計的通訊處理單元不能提供接口3時,接入網(wǎng)關(guān)采取監(jiān)聽模式,直接連接口2,此時接入網(wǎng)關(guān)將不會主動發(fā)出讀命令,而只是被動檢測接口2上的數(shù)據(jù),不會破壞原有系統(tǒng)的正確性。液位計通訊處理單元的接口3作為與集成平臺的接口,采用RS485接口,Modbus RTU通信協(xié)議,波特率可選:2 400，4 800，9 600 bps。

2.2 無線網(wǎng)絡(luò)方式的硬集成

對于數(shù)據(jù)節(jié)點較多,無網(wǎng)絡(luò)的情況,主要采用無線集成方式。以工藝流程監(jiān)控系統(tǒng)為例,如圖3所示,現(xiàn)場工藝設(shè)施上布設(shè)無線閥門回訊器、無線壓力變送器、無線溫度變送器［8］等無線節(jié)點,節(jié)點具備路由功能并采用無線自組網(wǎng)［9］形式,最終所有節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸至WIA網(wǎng)關(guān)。WIA網(wǎng)關(guān)再將數(shù)據(jù)以TCP/IP形式傳輸至物聯(lián)接入網(wǎng)關(guān),進而通過光纖傳輸至物聯(lián)集成網(wǎng)關(guān)。WIA網(wǎng)關(guān)部署在露天現(xiàn)場,物聯(lián)接入網(wǎng)關(guān)可以部署在露天現(xiàn)場,也可就近部署在分控室。

圖3 無線模式的系統(tǒng)集成Fig.3 The system integrated on wireless mode

2.3 OPC方式的軟集成

OPC數(shù)據(jù)采集接口規(guī)范主要用于數(shù)據(jù)更新實時性高的相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集服務(wù)。

圖4 OPC模式的系統(tǒng)集成Fig.4 The system integrated on OPC mode

OPC［10］方式的軟集成主要應(yīng)用于現(xiàn)場監(jiān)控機存在上位機,并且上位機提供OPC服務(wù)的集成方式,適用于大罐計量系統(tǒng)、鐵路收發(fā)系統(tǒng)、汽車零發(fā)油系統(tǒng)、飛機直線加油系統(tǒng)等實時性較高的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。OPC客戶端通過訪問上位機提供的OPC服務(wù),集成管理平臺可以用最小的集成成本實時獲取系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)。對于作業(yè)數(shù)據(jù)實時性要求較高的作業(yè)系統(tǒng),建議底層作業(yè)系統(tǒng)供應(yīng)商提供OPC服務(wù),降低物聯(lián)集成網(wǎng)關(guān)的硬件成本,以O(shè)PC服務(wù)方式獲取實時數(shù)據(jù)。

2.4 中間件方式的軟集成

中間件方式的軟集成主要適用于現(xiàn)場監(jiān)控機存在上位機,并且上位機提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)的集成方式,適用于部分實時性低的作業(yè)管理系統(tǒng)。用戶在后端搭建集成平臺與上位機之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換橋梁,這個橋梁稱之為中間件服務(wù),該服務(wù)一般采用C或Delphi等語言進行編寫,以用低成本獲取系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

圖5 基于中間件方式的系統(tǒng)集成Fig.5 The system integrated on Middleware mode

3 結(jié)束語

文中所描述的集成模式在部分地區(qū)的油料倉庫已經(jīng)開始推廣應(yīng)用兩到三年,規(guī)范的集成接口使得數(shù)據(jù)穩(wěn)定而可靠的獲取,海量數(shù)據(jù)實時匯總于總部管理信息平臺中,為下一步海量數(shù)據(jù)的深層分析與應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。

［1］沈爾誠.油庫綜合自動化系統(tǒng)［J］.工業(yè)控制計算機，2005（11）: 47-48.SHEN Er-cheng.Comprehensive automation system of oil depot［J］.Industrial Control Computer，2005（11）:47-48.

［2］王蘭靜.淺談混合法油罐計量系統(tǒng)［J］.中小企業(yè)管理與科技，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］?；哿?集散控制系統(tǒng)應(yīng)用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［4］陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京:清華大學(xué)出版社，1998.

［5］蔣妍妍.基于CAN總線的油庫自動化系統(tǒng)下位機設(shè)計［D］.合肥:合肥工業(yè)大學(xué)，2007.

［6］楊育紅.L0N網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)及應(yīng)用［M］.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,1999.

［7］徐瑋.多協(xié)議信息集成作業(yè)網(wǎng)關(guān)在油庫監(jiān)測計量系統(tǒng)中的研究與實現(xiàn)［D］.北京:中國科學(xué)院研究生院，2008.

［8］許洪華.現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［9］曾茹，相軍，丁清一.黃島油庫自動控制系統(tǒng)［J］.石油規(guī)劃與設(shè)計,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］稅愛社，方衛(wèi)紅.油料儲運自動化系統(tǒng)［M］.北京:中國石化出版社，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稿件編號：201412182

國家自然科學(xué)基金(61171136)

廖 微（1980—）,男,湖南株洲人,碩士,工程師。研究方向:油料儲運自動化。