張冬雪，姚彥斌，劉杰，曹巍，崔振偉

(1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司西北銷售分公司，甘肅 蘭州 730000；2.昆侖數(shù)智科技有限責(zé)任公司，北京 100000)

0 引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)著眼于國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度定位、導(dǎo)航、授時(shí)和短報(bào)文服務(wù)的國(guó)家重要空間基礎(chǔ)設(shè)施。

在國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用軍民融合工程中，中國(guó)石油主要負(fù)責(zé)能源安全項(xiàng)目。以國(guó)家能源安全作為出發(fā)點(diǎn)，緊密圍繞集團(tuán)公司油氣勘探開發(fā)、工程技術(shù)、煉油化工、油氣銷售和工程建設(shè)等業(yè)務(wù)的信息采集、定位導(dǎo)航、巡護(hù)巡檢、作業(yè)人員安全管理、指揮調(diào)度、無(wú)紙化辦公、機(jī)房服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)授時(shí)等需求，建設(shè)北斗導(dǎo)航能源安全生產(chǎn)綜合監(jiān)管系統(tǒng)，推動(dòng)北斗在能源行業(yè)規(guī)?；蜆?biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，提升能源應(yīng)用安全水平。

油庫(kù)是協(xié)調(diào)原油生產(chǎn)、原油加工、成品油供應(yīng)及運(yùn)輸?shù)闹修D(zhuǎn)站，是國(guó)家石油儲(chǔ)備和供應(yīng)的基地，是支撐石油能源生產(chǎn)、供應(yīng)和銷售的重要基礎(chǔ)設(shè)施。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)石油庫(kù)數(shù)量超過(guò)1 000 座，廣泛分布在全國(guó)各地，因此保障油庫(kù)的安全平穩(wěn)運(yùn)行顯得尤為重要。傳統(tǒng)的油庫(kù)監(jiān)管模式存在諸多問(wèn)題，如：巡檢和預(yù)警處置等工作無(wú)法復(fù)核、人員定位缺失、油庫(kù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)高等等。通過(guò)將傳統(tǒng)油庫(kù)管理應(yīng)用與北斗導(dǎo)航有效融合，可以有效解決這些問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)油庫(kù)安全生產(chǎn)精細(xì)化管理，保障油庫(kù)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

1 北斗在油庫(kù)應(yīng)用的必要性

定位技術(shù)的缺失將導(dǎo)致很多問(wèn)題，其中包括石油石化行業(yè)部分業(yè)務(wù)無(wú)法推進(jìn)，施工測(cè)繪無(wú)法進(jìn)行，高精度地面工程、油田、煉化等工程建設(shè)活動(dòng)無(wú)法開展，無(wú)法使用依賴于高精度定位、導(dǎo)航的無(wú)人機(jī)巡檢和航測(cè)，影響巡檢效率等等。

目前油庫(kù)預(yù)警處置主要以PC 端處理為主，移動(dòng)端的預(yù)警處置系統(tǒng)尚未開發(fā)，所以在現(xiàn)場(chǎng)的預(yù)警處置復(fù)核無(wú)法及時(shí)處理，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。按照國(guó)家監(jiān)管部門要求，非常規(guī)作業(yè)審批需要企業(yè)負(fù)責(zé)人在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地審查，缺乏定位系統(tǒng)同樣也無(wú)法監(jiān)管負(fù)責(zé)人是否在場(chǎng)。

油庫(kù)日常巡檢大多采用掃描現(xiàn)場(chǎng)粘貼的NFC 標(biāo)簽進(jìn)行打卡，因標(biāo)簽存在脫落、復(fù)制等問(wèn)題，導(dǎo)致未能準(zhǔn)確判定巡檢人員是否到場(chǎng)。油庫(kù)日常施工外部人員較多，且多為特殊作業(yè)，對(duì)外部人員的監(jiān)管不到位，人員入庫(kù)后的位置、狀態(tài)等無(wú)法實(shí)時(shí)掌握，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。北斗可以提供高精度的定位終端，通過(guò)北斗與這些應(yīng)用場(chǎng)景的深度融合以解決這些問(wèn)題，因此北斗在油庫(kù)中的應(yīng)用是非常有必要的。同時(shí)北斗平臺(tái)是國(guó)家能源安全重點(diǎn)項(xiàng)目，也是集團(tuán)公司統(tǒng)建重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目，北斗的應(yīng)用對(duì)于提高企業(yè)安全水平，助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展有重要意義。

2 北斗在油庫(kù)的應(yīng)用

按照國(guó)家及集團(tuán)公司監(jiān)管要求，油庫(kù)已基本建成了智能巡檢、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、預(yù)警管理等應(yīng)用，但是這些傳統(tǒng)的應(yīng)用存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行存在潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)將傳統(tǒng)應(yīng)用與北斗位置數(shù)據(jù)深度融合，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備與北斗位置的融合、預(yù)警處置位置復(fù)核、巡檢打點(diǎn)軌跡復(fù)核、非常規(guī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核審批、人員實(shí)時(shí)定位、人員歷史軌跡追蹤及數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，提高企業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)管控水平，保障油庫(kù)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

2.1 設(shè)備與北斗位置的綁定

目前大部分企業(yè)已實(shí)現(xiàn)設(shè)備線上管理，包括設(shè)備臺(tái)賬、檢維修管理等，但還未實(shí)現(xiàn)設(shè)備物理位置的管理。通過(guò)設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與北斗位置數(shù)據(jù)的融合，實(shí)現(xiàn)每個(gè)設(shè)備綁定一個(gè)北斗經(jīng)緯度位置，為設(shè)備管理、預(yù)警處置現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核、巡檢打點(diǎn)位置復(fù)核等應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。為未來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)位置識(shí)別設(shè)備基礎(chǔ)信息，進(jìn)行油庫(kù)設(shè)備可視化管理奠定基礎(chǔ)。

2.2 預(yù)警處置位置復(fù)核

預(yù)警處置位置復(fù)核是指當(dāng)發(fā)生重要預(yù)警時(shí)必須現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核處理。在進(jìn)行預(yù)警處理時(shí)，增加了北斗位置復(fù)核功能。通過(guò)此應(yīng)用，旨在監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)預(yù)警處理的有效性，減少高風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警帶來(lái)的重大安全隱患。

預(yù)警處置位置復(fù)核需要初始化預(yù)警涉及到的設(shè)備經(jīng)緯度。當(dāng)發(fā)生預(yù)警時(shí)，將預(yù)警實(shí)時(shí)推送到手持終端，推送的內(nèi)容包括預(yù)警單位、預(yù)警名稱、預(yù)警時(shí)間、預(yù)警設(shè)備編號(hào)、預(yù)警設(shè)備經(jīng)緯度等數(shù)據(jù)。手持終端收到預(yù)警后，油庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)人員根據(jù)預(yù)警信息，持手持終端前往發(fā)生預(yù)警的設(shè)備前檢查實(shí)際運(yùn)行情況，預(yù)警處理時(shí)實(shí)時(shí)獲取終端當(dāng)前位置，與預(yù)警綁定的設(shè)備位置進(jìn)行比對(duì)，若在范圍內(nèi)，即可提交預(yù)警處理流程，完成預(yù)警處置。

2.3 巡檢打點(diǎn)復(fù)核

近年來(lái)，隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，各企業(yè)系統(tǒng)通過(guò)各類新技術(shù)實(shí)現(xiàn)人員巡檢過(guò)程中的安全管控，提升巡檢效率。其中包括寶力德朝魯[2]提出的GPS+RFID的方式實(shí)現(xiàn)油田智能化巡檢；程有為等[3]提出智能視頻監(jiān)控方式實(shí)現(xiàn)油田作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)人員巡檢；李平等[4]提出的機(jī)器視覺(jué)在油氣田巡檢中的應(yīng)用，通過(guò)機(jī)器人巡檢方式替代人工巡檢模式；李辰等[5]提出無(wú)人機(jī)在線路巡檢與應(yīng)急救援的應(yīng)用分析，通過(guò)無(wú)人機(jī)定期開展大范圍的巡檢，提升巡檢效率。由于新技術(shù)手段在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中受制于各方面因素，目前各企業(yè)主要采用智能巡檢+人工巡檢的方式，實(shí)現(xiàn)油氣田作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的管控。

通過(guò)基于北斗高精度定位巡檢技術(shù)，改變傳統(tǒng)GPS+RFID 巡檢模式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位打卡、巡線路線規(guī)劃、巡檢過(guò)程監(jiān)測(cè)、異常情況預(yù)警以及無(wú)紙化全流程管理，提高巡檢效率和保障人員巡檢過(guò)程的安全。通過(guò)智能系統(tǒng)可實(shí)時(shí)查看巡檢人員的位置以及監(jiān)管巡檢作業(yè)，及時(shí)上報(bào)重大故障，確保人員在巡檢過(guò)程中的有效調(diào)度和安全保障，提高巡檢作業(yè)效率，有效降低人為因素帶來(lái)的漏檢或錯(cuò)檢等問(wèn)題，為油氣田相關(guān)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的巡檢管理工作提供科學(xué)手段。

巡檢打點(diǎn)復(fù)核在傳統(tǒng)油庫(kù)RFID 標(biāo)簽打點(diǎn)巡檢功能基礎(chǔ)上增加北斗位置復(fù)核功能，包括標(biāo)簽位置數(shù)據(jù)管理維護(hù)、移動(dòng)端打點(diǎn)位置信息復(fù)核、打點(diǎn)軌跡圖展示等功能。通過(guò)此應(yīng)用，旨在減少標(biāo)簽位置變更復(fù)雜，打點(diǎn)區(qū)域不準(zhǔn)確，步步確認(rèn)執(zhí)行無(wú)法復(fù)核等問(wèn)題，提高現(xiàn)場(chǎng)人員打點(diǎn)位置信息的準(zhǔn)確性。通過(guò)改造移動(dòng)端射頻標(biāo)簽功能模塊，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)簽位置信息變動(dòng)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)標(biāo)簽實(shí)時(shí)位置信息進(jìn)行維護(hù)，實(shí)現(xiàn)巡檢點(diǎn)位置線上維護(hù)管理。對(duì)傳統(tǒng)移動(dòng)端操作工單、巡檢工單功能進(jìn)行改造，油庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)人員打點(diǎn)確認(rèn)時(shí)，對(duì)當(dāng)前點(diǎn)位的位置信息和手持終端設(shè)備實(shí)時(shí)位置進(jìn)行比對(duì)，在一定誤差范圍內(nèi)，核驗(yàn)通過(guò)打點(diǎn)成功。超出誤差范圍的，提示現(xiàn)場(chǎng)人員到指定區(qū)域位置進(jìn)行操作。對(duì)已確認(rèn)完成的工單，按照點(diǎn)位確認(rèn)軌跡路線，生成對(duì)應(yīng)的工單路線軌跡圖，在工單監(jiān)控中加入軌跡圖，工單預(yù)覽時(shí)對(duì)工單確認(rèn)的路線軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)展示。

2.4 非常規(guī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)審核位置復(fù)核

非常規(guī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)審核位置復(fù)核功能，主要包括PC 端在線提交作業(yè)單，移動(dòng)端非常規(guī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)審核位置信息復(fù)核、現(xiàn)場(chǎng)審核位置地圖展示、作業(yè)票關(guān)聯(lián)位置信息導(dǎo)出等功能。通過(guò)此應(yīng)用，旨在監(jiān)督非常規(guī)作業(yè)審批人員現(xiàn)場(chǎng)審核，減少現(xiàn)場(chǎng)審核不到位等風(fēng)險(xiǎn)，提高非常規(guī)作業(yè)的規(guī)范性。對(duì)傳統(tǒng)作業(yè)許可申請(qǐng)功能進(jìn)行改造，在油庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行非常規(guī)作業(yè)申請(qǐng)時(shí)，增加選擇現(xiàn)場(chǎng)特種作業(yè)的位置，將作業(yè)位置提交到作業(yè)工單中以進(jìn)行核查。對(duì)移動(dòng)端非常規(guī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)審核打點(diǎn)確認(rèn)功能進(jìn)行改造，現(xiàn)場(chǎng)審核人員需持手持終端在指定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行打點(diǎn)確認(rèn)，對(duì)終端實(shí)時(shí)位置和現(xiàn)場(chǎng)指定位置進(jìn)行比對(duì)，在一定誤差范圍內(nèi)，審批通過(guò)。超出誤差范圍的，提示現(xiàn)場(chǎng)人員到正確區(qū)域位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)審核。對(duì)已完成的作業(yè)許可工單，按照現(xiàn)場(chǎng)核查位置信息，在地圖上生成對(duì)應(yīng)的核查位置圖，在PC 端加入現(xiàn)場(chǎng)核查位置圖進(jìn)行實(shí)時(shí)展示。

2.5 人員實(shí)時(shí)定位

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，目前人員定位系統(tǒng)已經(jīng)不斷普及，并成為石油化工行業(yè)的一大智慧監(jiān)管系統(tǒng)和管理的核心與基礎(chǔ)。就目前來(lái)看，各行業(yè)應(yīng)用人員定位技術(shù)比較多，各有各的優(yōu)劣處。

油庫(kù)人員定位基于北斗平臺(tái)提供的位置數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)油庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)部人員和外部人員在地圖上的實(shí)時(shí)定位，使用不同圖標(biāo)區(qū)分內(nèi)部人員和外部人員，定位點(diǎn)信息關(guān)聯(lián)展示人員的姓名、部門、位置刷新時(shí)間等信息。地圖使用中國(guó)石油地理信息系統(tǒng)(A4) 提供的地圖服務(wù)，通過(guò)人員定位實(shí)時(shí)掌握庫(kù)區(qū)內(nèi)部人員和外部人員的數(shù)量和位置，實(shí)現(xiàn)人員動(dòng)態(tài)可視化管理，提高現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)管控水平，降低人員安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.6 歷史軌跡及數(shù)據(jù)分析

人員歷史軌跡是通過(guò)存儲(chǔ)終端定時(shí)上報(bào)的位置數(shù)據(jù)，生成巡檢、作業(yè)以及人員在庫(kù)區(qū)活動(dòng)的軌跡，為管理人員復(fù)核監(jiān)管提供依據(jù)。管理人員可以隨時(shí)查看巡檢人員的巡檢軌跡、出入庫(kù)的時(shí)間、停留時(shí)間等不同維度的數(shù)據(jù)，可有效防止漏檢、偽造巡檢記錄，確保巡檢的安全達(dá)標(biāo)。數(shù)據(jù)分析主要是對(duì)人員的歷史位置數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行分析應(yīng)用。通過(guò)分析人員歷史位置數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人員位置熱圖，以高亮形式顯示訪客訪問(wèn)區(qū)域和巡檢作業(yè)區(qū)域的頻繁度，確定油庫(kù)重點(diǎn)管控區(qū)域。通過(guò)分析人員實(shí)時(shí)位置，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間滯留、位置偏離、結(jié)合終端SOS 警告等進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警提示，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急管理，保障人員安全。

3 未來(lái)展望

3.1 基于北斗衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸

油庫(kù)通常表現(xiàn)為數(shù)量多、分布廣、情況復(fù)雜，存儲(chǔ)有大量的易燃易爆燃料，遠(yuǎn)程監(jiān)控管理是油庫(kù)管理的重要手段之一。傳統(tǒng)油庫(kù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控管理數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控室，該傳輸方式存在成本高、網(wǎng)絡(luò)帶寬受限、數(shù)據(jù)采集傳輸占用其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)帶寬等缺點(diǎn)。未來(lái)基于低功耗傳感器技術(shù)和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合的數(shù)據(jù)采集和傳輸技術(shù)是趨勢(shì)。

3.2 北斗手持終端現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備識(shí)別

目前油庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備識(shí)別基于RFID 射頻識(shí)別技術(shù)識(shí)別設(shè)備的基礎(chǔ)信息，并通過(guò)集成ERP 檢維修數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢維修信息的共享。未來(lái)基于設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與北斗位置數(shù)據(jù)融合的應(yīng)用是趨勢(shì)，通過(guò)北斗手持終端實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備位置數(shù)據(jù)，自動(dòng)匹配設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備位置信息，從而關(guān)聯(lián)展示設(shè)備基礎(chǔ)信息和檢維修數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)北斗手持終端現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備識(shí)別和設(shè)備檢維修信息共享。

3.3 北斗數(shù)據(jù)治理

北斗數(shù)據(jù)未來(lái)應(yīng)用廣泛，包括北斗移動(dòng)穿戴設(shè)備、北斗手持終端、北斗車載終端等等。這些應(yīng)用涉及多數(shù)據(jù)源集成，它們分屬不同系統(tǒng)。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)資源集成，多在兩三個(gè)系統(tǒng)間進(jìn)行，尚可一對(duì)一地獨(dú)立整合。但在北斗領(lǐng)域的多場(chǎng)景、多系統(tǒng)資源參與整合時(shí)，難度與維護(hù)成本、工作量等都將呈指數(shù)級(jí)增加。北斗數(shù)據(jù)治理將生產(chǎn)運(yùn)行、智能巡檢、設(shè)備識(shí)別、計(jì)量操作、工藝確認(rèn)、應(yīng)急管理、定位等操作數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、結(jié)構(gòu)化，形成操作全流程數(shù)字化。實(shí)現(xiàn)包括集群運(yùn)維、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)智能等功能。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)北斗位置數(shù)據(jù)的深化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備基礎(chǔ)信息與北斗位置數(shù)據(jù)的融合，實(shí)現(xiàn)油庫(kù)重要預(yù)警處置現(xiàn)場(chǎng)位置復(fù)核，提高預(yù)警處置的有效性，實(shí)時(shí)掌握預(yù)警帶來(lái)的重大安全風(fēng)險(xiǎn)，保障油庫(kù)安全平穩(wěn)運(yùn)行。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)打點(diǎn)和位置信息雙重確認(rèn)方式，規(guī)避了油庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)操作區(qū)域不到位、標(biāo)簽脫落、變動(dòng)等風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)未實(shí)際到現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行提醒，對(duì)當(dāng)前位置信息進(jìn)行驗(yàn)證，為油庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)日常作業(yè)操作安全提供了有效保障。通過(guò)北斗位置數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)人員定位，實(shí)時(shí)掌握庫(kù)區(qū)人員數(shù)量、位置、狀態(tài)等信息，實(shí)現(xiàn)人員動(dòng)態(tài)管理，保障人員安全。通過(guò)對(duì)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，智能監(jiān)督油庫(kù)工作人員動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)人員滯留、位置異常等預(yù)警。通過(guò)對(duì)北斗位置數(shù)據(jù)的深化應(yīng)用和手持終端應(yīng)用，使員工主動(dòng)適應(yīng)數(shù)字化生產(chǎn)過(guò)程，將智能巡檢、設(shè)備識(shí)別、計(jì)量操作、工藝確認(rèn)、應(yīng)急管理、定位等操作數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，形成操作全流程數(shù)字化記錄。