油料倉庫信息綜合集成方法研究

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,油庫的信息化建設取得了長足進步,國內的各種油庫都建成了各類自動化管理系統和安防系統,顯著地提高了油庫的日常管理水平與安全作業等級。但從油庫一體化管理的目標來看對油庫信息系統的數據集成接口進行梳理和規范勢在必行。建設油庫信息化就要實現油庫各類數據的綜合利用,必須要實現油庫信息系統作業數據的融合集成,不能使油庫的各類作業系統又變成一個個信息孤島。本文旨在探討如何利用物聯網技術來實現油庫信息的規范化集成,實現油庫作業數據與上層管理平臺的無縫融合,實現行業內數據的一體化應用,為油庫整體安全管理提供輔助決策支持。

油庫；自動化系統；信息融合；集成模型

油料倉庫是我國油料供應管理的重要實體。目前,我國的油庫自動化信息化建設起步于上世紀90年代初,歷經近二十年的發展,取得了長足的進步:一是建設水平較高,尤其是大罐儲量自動計量和安防監控系統,采用國內外先進成熟的產品［1］,取得了較好的應用效果；二是應用范圍廣,基本涵蓋了鐵路收發、油罐儲存、汽車零發油等收儲發各個環節以及周界防范、視頻監控、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尚有兩點不足:一是總體規劃不夠、標準實施不足,油庫的信息化建設亟需通過總體規劃和標準控制,從軟、硬件和數據接口三個層面對自控系統建設進行規范和引導,打破目前各個系統技術制式不一,集成度不高,綜合效益低的局面,提高作業調度指揮能力和安全監控水平［2］；二是數據綜合利用程度低、輔助管理能力弱,由于目前油庫尚未全面部署統一的管理平臺,系統多是獨立運行,數據沒有集成和融合,無法結合業務管理進行綜合利用分析,不能為油庫的管理決策提供數據支持。因此,有必要結合物聯網技術,研究油庫綜合集成方法,建立標準統一、運轉高效、融合共享的油料感知控制體系。融合集成油庫收發作業、物資管理和安全防范等系統要素,能夠規范處理油庫作業基礎數據集成模式。

1 集成架構

油庫現場各自控系統分別通過物聯接入網關連接物聯接入網絡,具體有兩種方式:硬集成與軟集成。硬集成指從現場通訊處理單元、PLC、二次表等硬件直接采集數據。軟集成指從自控系統的上位機通過接口軟件進行數據集成［3］。物聯接入網關支持485、TCP/IP等多種信號接入形式。

物聯接入網關主要部署在各分控室,與辦公區機房的物聯集成網關通過鋪設光纖進行網絡傳輸。網絡基于工業以太網體制,可采用星型、環形或混合形式,以常用星型拓撲為例,多個接入網關通過光纖統一連接到集成網關中心節點［4］。集成網關支持多達8個以太網光口,一般無需額外的交換機與光端機。由于接入網關與集成網關都具有網絡層交換功能,最終所有網關都能自由地實現以太網通信。在辦公區機房,集成網關中應用服務器與網閘（外網口）同樣連接到油庫信息網絡,網閘自動完成Modbus TCP與ODBC等協議的代理［5］,支持數據處理主機與組態服務以及集成數據庫的透明訪問。

系統架構如圖1所示。

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

2 集成模式

油庫對于作業及安防系統的集成模式應根據系統的配置狀況選擇相應的數據集成模式:

1）當作業系統應用OPC協議的,數據實時性要求高的采用OPC方式進行數據集成；

2）當存在上位機時,數據實時性要求不高的采用數據采集中間件方式進行集成；

3）當不存在下位控制機時,同時具備現場總線的,直接訪問工業控制現場總線,根據數據通信規則通過485、232接口對數據量進行抽取,對實時數據進行集成；

4）當不存在下位控制機時,同時不具備現場總線的,采用無線網絡的方式進行數據集成。

2.1 以太網總線方式的硬集成

對于存在以太網的情況,采用數據網關［6］的模式進行數據采集,以油罐計量系統為例（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域油罐測量數據,該單元提供1個數據輸入接口,2個數據輸出接口。接口1采集各液位計數據,接口2和接口3分別向油罐監測計算機和物聯接入網關提供油罐監測數據。接口3通常采用485形式,基于Modbus標準［7］協議。

圖2 油罐計量系統的系統集成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限制,在一個分控室內可部署多個通訊處理單元,每個單元的接口3分別連接物聯接入網關。對處于不同地理位置的罐區,可在多個分控室分別部署物聯接入網關。

物聯集成平臺對液位計通訊處理單元只要求傳輸現場一次數據,不要求計算二次數據。當現有液位計的通訊處理單元不能提供接口3時,接入網關采取監聽模式,直接連接口2,此時接入網關將不會主動發出讀命令,而只是被動檢測接口2上的數據,不會破壞原有系統的正確性。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通信協議,波特率可選:2 400，4 800，9 600 bps。

2.2 無線網絡方式的硬集成

對于數據節點較多,無網絡的情況,主要采用無線集成方式。以工藝流程監控系統為例,如圖3所示,現場工藝設施上布設無線閥門回訊器、無線壓力變送器、無線溫度變送器［8］等無線節點,節點具備路由功能并采用無線自組網［9］形式,最終所有節點數據傳輸至WIA網關。WIA網關再將數據以TCP/IP形式傳輸至物聯接入網關,進而通過光纖傳輸至物聯集成網關。WIA網關部署在露天現場,物聯接入網關可以部署在露天現場,也可就近部署在分控室。

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

2.3 OPC方式的軟集成

OPC數據采集接口規范主要用于數據更新實時性高的相關業務系統數據采集服務。

圖4 OPC模式的系統集成Fig.4 The system integrated on OPC mode

OPC［10］方式的軟集成主要應用于現場監控機存在上位機,并且上位機提供OPC服務的集成方式,適用于大罐計量系統、鐵路收發系統、汽車零發油系統、飛機直線加油系統等實時性較高的業務系統。OPC客戶端通過訪問上位機提供的OPC服務,集成管理平臺可以用最小的集成成本實時獲取系統各類數據。對于作業數據實時性要求較高的作業系統,建議底層作業系統供應商提供OPC服務,降低物聯集成網關的硬件成本,以OPC服務方式獲取實時數據。

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場監控機存在上位機,并且上位機提供數據庫服務的集成方式,適用于部分實時性低的作業管理系統。用戶在后端搭建集成平臺與上位機之間的數據轉換橋梁,這個橋梁稱之為中間件服務,該服務一般采用C或Delphi等語言進行編寫,以用低成本獲取系統的數據。

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

3 結束語

文中所描述的集成模式在部分地區的油料倉庫已經開始推廣應用兩到三年,規范的集成接口使得數據穩定而可靠的獲取,海量數據實時匯總于總部管理信息平臺中,為下一步海量數據的深層分析與應用奠定了堅實的基礎。

［1］沈爾誠.油庫綜合自動化系統［J］.工業控制計算機，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［J］.中小企業管理與科技，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?集散控制系統應用［M］.北京:化學工業出版社，2009.

［4］陽憲惠.現場總線技術及其應用［M］.北京:清華大學出版社，1998.

［5］蔣妍妍.基于CAN總線的油庫自動化系統下位機設計［D］.合肥:合肥工業大學，2007.

［6］楊育紅.L0N網絡控制技術及應用［M］.西安:西安電子科技大學出版社,1999.

［7］徐瑋.多協議信息集成作業網關在油庫監測計量系統中的研究與實現［D］.北京:中國科學院研究生院，2008.

［8］許洪華.現場總線與工業以太網技術［M］.北京:電子工業出版社，2007.

［9］曾茹，相軍，丁清一.黃島油庫自動控制系統［J］.石油規劃與設計,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，方衛紅.油料儲運自動化系統［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。