孫毅 馬超

[摘? ? 要] 十二五期間，隨著中石油勘探開(kāi)發(fā)及煉油化工業(yè)務(wù)的發(fā)展，加之信息技術(shù)的深入變革，石油勘探及煉化領(lǐng)域?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén)。在生產(chǎn)操作層面，實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)區(qū)，人員及車(chē)輛等各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)物與物，物與人，人與人的有效互聯(lián)互動(dòng)，為企業(yè)精細(xì)管理、智能管理提供技術(shù)支撐。本文結(jié)合煉化物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目在中國(guó)石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司的實(shí)施過(guò)程，介紹了煉化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)總體架構(gòu)及總體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。

[關(guān)鍵詞] 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);互聯(lián)互動(dòng);精細(xì)管理

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 17. 041

[中圖分類(lèi)號(hào)] F270.7? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? A? ? ? [文章編號(hào)]? 1673 - 0194（2019）17- 0101- 03

0? ? ? 前? ? 言

中國(guó)石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司按照中石油“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一投資、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理”的原則，進(jìn)行了煉化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)項(xiàng)目的組織和實(shí)施工作。煉化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)位于煉化生產(chǎn)過(guò)程控制層，起到了承上啟下的作用，向下主要采集基礎(chǔ)層的各類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)人、聯(lián)物，建設(shè)基礎(chǔ)層面數(shù)據(jù)平臺(tái)。向上主要為上層生產(chǎn)運(yùn)行等各專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)提供現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)業(yè)務(wù)主要面向操作執(zhí)行相關(guān)業(yè)務(wù)，覆蓋生產(chǎn)管理，安全管理和設(shè)備資產(chǎn)管理等，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)精細(xì)管理提供重要支撐。

1? ? ? 物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目背景

1.1? ?是落實(shí)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的需要

國(guó)家高度重視物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和應(yīng)用，將物聯(lián)網(wǎng)列入七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，并于2012年2月發(fā)布了“物聯(lián)網(wǎng)十二五發(fā)展規(guī)劃”。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)兩化深度融合的突破口。

1.2? ?是提高企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安全管控能力的需要

煉化物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)以保障煉化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安全、裝置穩(wěn)定運(yùn)行為目標(biāo)，應(yīng)用多種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，建設(shè)服務(wù)于生產(chǎn)、設(shè)備、安全等業(yè)務(wù)領(lǐng)域的數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)管控平臺(tái)。

2? ? ? 物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目目標(biāo)

人的行為是安全生產(chǎn)、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵要素，因此本期試點(diǎn)應(yīng)用建設(shè)，將首先對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)人員管控實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，保障人員安全。具體目標(biāo)如下：

協(xié)助企業(yè)完成覆蓋生產(chǎn)區(qū)的4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，為后續(xù)智能化應(yīng)用建設(shè)和泛在的前端儀表和設(shè)備數(shù)據(jù)采集提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。建設(shè)人員安全管理模塊，通過(guò)前端定位終端設(shè)備和后臺(tái)信息系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)屬地人員精細(xì)化管理。

3? ? ? 物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.1? ?功能架構(gòu)方案

系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和人員安全管理模塊。

人員位置數(shù)據(jù)采集主要包括人員位置信息和現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信息。其中人員位置信息包括終端的經(jīng)度、緯度、高度和終端ID的采集?，F(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信息采集包括人員長(zhǎng)期靜止報(bào)警信息，人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域報(bào)警信息的采集。

煉化物聯(lián)網(wǎng)傳輸層的基本功能是連接上層應(yīng)用層與下層感知層，將采集層設(shè)備采集的數(shù)據(jù)傳輸至上層應(yīng)用平臺(tái)。傳輸層建設(shè)主要包括：企業(yè)有線網(wǎng)、企業(yè)無(wú)線網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理三個(gè)子模塊傳輸層具備的主要功能包括無(wú)線接入、移動(dòng)接入、準(zhǔn)入控制、訪問(wèn)控制、加密傳輸、配置管理、運(yùn)行監(jiān)控和記錄審計(jì)。

生產(chǎn)區(qū)人員安全管理是根據(jù)廠區(qū)人員攜帶的定位終端實(shí)時(shí)回傳的定位信息，對(duì)生產(chǎn)區(qū)內(nèi)人員位置進(jìn)行在線顯示，并通過(guò)異常報(bào)警、人員位置搜索、軌跡回放等功能，及時(shí)了解人員的安全狀態(tài)，以及在進(jìn)行救援時(shí)提供指導(dǎo)和幫助，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)人員的安全管理。生產(chǎn)區(qū)人員安全管理包括人員安全系統(tǒng)管理、基礎(chǔ)信息維護(hù)、定位終端管理、定位終端報(bào)警、人員定位、人員異常報(bào)警和電子圍欄進(jìn)出管理模塊。其功能架構(gòu)如圖1所示。

3.2? ?技術(shù)架構(gòu)方案

3.2.1? ?數(shù)據(jù)采集方案

人員定位信息采集通過(guò)衛(wèi)星定位模塊獲得經(jīng)緯度，同時(shí)采用射頻識(shí)別技術(shù)，獲得所經(jīng)過(guò)的標(biāo)簽編碼信息，通過(guò)在后臺(tái)進(jìn)行匹配獲取標(biāo)簽所在位置的實(shí)際經(jīng)緯度信息。如圖2所示。

3.2.2? ?數(shù)據(jù)傳輸方案

采用運(yùn)營(yíng)商4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源，通過(guò)VPN的方式，建設(shè)企業(yè)虛擬4G無(wú)線專網(wǎng)。采用雙網(wǎng)卡隔離服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)到企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的隔離與安全。具體的網(wǎng)絡(luò)接入方案如圖3所示。

圖3中，無(wú)線傳輸網(wǎng)采用運(yùn)營(yíng)商4G VPN虛擬專網(wǎng)方案，充分保護(hù)和利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，同時(shí)通過(guò)VPN方式實(shí)現(xiàn)終端入網(wǎng)的虛擬通道和數(shù)據(jù)傳輸加密?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)運(yùn)營(yíng)商接入專線、LNS路由器和防火墻后，接入企業(yè)核心交換機(jī)，并與煉化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

3.2.3? ?物理部署方案

基礎(chǔ)架構(gòu)共部署2臺(tái)物理服務(wù)器、1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、1臺(tái)防火墻、1臺(tái)LNS路由器;架構(gòu)整體方案設(shè)計(jì)通過(guò)Hyper-V虛擬化滿足項(xiàng)目應(yīng)用系統(tǒng)的部署;項(xiàng)目接入網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)營(yíng)商4G專網(wǎng)通過(guò)防火墻設(shè)備的安全隔離與企業(yè)辦公網(wǎng)、應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)。

3.2.4? ?軟件技術(shù)方案

系統(tǒng)開(kāi)發(fā)采用分層模式，是一種很常用且很重要的軟件體系結(jié)構(gòu)模式，利用該模式不僅可以提高軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率、縮短開(kāi)發(fā)周期以及降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用，而且可以提高系統(tǒng)的可維護(hù)性、可擴(kuò)展性、可伸縮性、穩(wěn)定性以及安全性。本項(xiàng)目技術(shù)開(kāi)發(fā)架構(gòu)采用分層模式，用戶通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)Web服務(wù)器（B/S），所有應(yīng)用邏輯部署在服務(wù)器端，可分為：表現(xiàn)層、服務(wù)層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層。

3.3? ?人員安全管理系統(tǒng)功能

通過(guò)雙模定位技術(shù)及室內(nèi)標(biāo)簽輔助定位技術(shù)獲取終端的位置坐標(biāo)，經(jīng)企業(yè)4G專網(wǎng)接入中間件軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)，以支持網(wǎng)頁(yè)端的人員定位應(yīng)用。系統(tǒng)還可及時(shí)探測(cè)人員主動(dòng)呼救報(bào)警、長(zhǎng)期靜止報(bào)警、人員越界報(bào)警等信息，并進(jìn)行報(bào)警提示及響應(yīng) 。

4? ? ? 結(jié)? ? 論

中國(guó)石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)自2018年2月28日上線至今，已在全廠各個(gè)車(chē)間范圍內(nèi)得到了普遍應(yīng)用，為克拉瑪依石化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化、可視化、模型化、集成化的智能煉化企業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過(guò)物聯(lián)設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用，使現(xiàn)場(chǎng)操作更加規(guī)范化、協(xié)同化、科學(xué)化和智能化，使人員安全和生產(chǎn)環(huán)境安全的監(jiān)控和管理更加主動(dòng)、及時(shí)和準(zhǔn)確，進(jìn)一步加強(qiáng)了企業(yè)生產(chǎn)操作和安全管控能力，提高了企業(yè)精細(xì)化管理水平。

主要參考文獻(xiàn)

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