成品油銷售企業電子鉛封系統建設的關鍵問題

翟建青

摘 ? 要：成品油銷售企業的油品配送過程由于承運油罐車具有高度移動性和分散性而難以實現有效監管，電子鉛封系統綜合利用物聯網技術、GPS定位技術、移動計算技術是解決此類問題的有效辦法，然而實際生產中存在油品配送范圍廣、運行環境復雜等問題，使得研發能夠在生產環境中穩定可靠運行的系統存在一定的難度。本文總結了中國石化河北省公司電子鉛封系統建設實際工作中的經驗，提煉電子鉛封系統研發過程中存在的關鍵問題進行分析闡述。

關鍵詞：電子鉛封 ?GPS ?RFID ?物聯網

中圖分類號：S596 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）08（c）-0063-02

油品配送是成品油銷售企業從事成品油批發、零售、倉儲經營活動的基礎工作，然而配送業務幾乎全部采用公路運輸的方式完成，由于承運油罐車具有高度移動性和分散性，油品配送過程暴露出的安全監管缺失現象越來越嚴重，在運輸過程中發生的油品偷盜行為以及由于偷盜而引發的數質量及安全事故愈演愈烈。

多年來，物理鉛封一直被用作保障油罐車配送安全的重要工具，但物理鉛封存在結構簡單、技術含量低、易于仿制的缺點，容易被不法的承運人員破解或替換。RFID無線射頻識別技術出現以后，通過在鉛封鎖頭內集成RFID芯片的辦法制作射頻鉛封，避免了物理鉛封印刷編號容易偽造的不足，在一定程度上提高了安全性，但卻存在長期使用成本高、缺乏過程監督、移動手持讀寫器管理難度大、難以追溯等實際問題。

隨著新一代信息技術的發展，綜合運用自動控制技術、GPS/北斗衛星定位技術、移動無線通信技術、嵌入式計算、物聯網、云計算、大數據、GIS技術等新一代信息技術，替代傳統物理鉛封技術，研發油罐車成品油運輸過程實時監控報警系統（簡稱電子鉛封系統）是解決此類問題的有效手段和必然趨勢。

1 ?電子鉛封系統的組成以及典型結構

一個典型的電子鉛封系統由車載系統和云端服務器系統組成。車載系統包括車載主機控制系統和電子鎖系統兩個部分。車載主機通常由主板、液晶屏、鍵盤組成，被安裝在防爆隔離主機盒內。車載主機是車載系統的核心，具備較好的無線通信能力、一定的運算能力和存儲能力，它通常是一個嵌入式系統（比如ARM Cortex-M內核的微控制器系統）。液晶屏用于顯示車輛的狀態、電子鎖的狀態、配送計劃的信息、主機狀態等。鍵盤用于完成駕駛員與車載主機的人-機交互，可以通過鍵盤輸入命令完成對車載主機的操作。車載主機有兩個主要功能：一方面要按照特定的應用層通信協議（基于TCP協議）完成車輛與服務器之間的雙向通信和數據交換，另一方面要完成若干實時計算，包括車輛進出加油站的實時判斷、調度計劃的執行、電子圍欄計算、裝油和卸油過程控制、對車載電子鎖的開/關操作控制、實時采集電子鎖和球閥的狀態、違規行為報警等任務。筆者總結在中國石化河北省分公司建設過程中的經驗，提出如下電子鉛封系統建設需要認真考慮和解決的關鍵問題，以饗讀者。

2 ?電子鉛封系統建設的關鍵問題

2.1 電子鉛封系統需要以車輛調度計劃管理為中心

車輛調度計劃規定了油罐車在特定日期從指定的成品油儲存庫配送油品至一個或多個目標加油站的工作計劃，其中包含車牌號、起始站、目的站、油品型號、油品數量、駕駛員等信息。車輛調度計劃是成品油銷售企業ERP系統、加油站銷量預測系統、物流配送等多個信息系統的交匯點。

車輛調度計劃是電子鉛封系統設計和運行的基礎和依據。由于一個調度計劃規定了一輛車一次配送的工作內容，我們可以基于配送計劃的執行情況劃分和定義車輛的運行狀態：（1）計劃尚未執行;（2）計劃已執行至車輛到達起始站;（3）計劃已執行至車輛離開起始站;（4）計劃已執行至車輛到達目的站;（5）計劃已執行至車輛離開目的站（計劃完成），這5個狀態準確定義了車輛一次配送的完整過程。這五個狀態與車輛電子鎖的動作是密切相關的：車輛到達起始站，意味著司機將要進行裝油操作，此時系統要打開電子鎖;車輛離開起始站，意味著車輛裝油操作完成，此時系統需要關閉電子鎖;車輛到達目的站，意味著司機將要對車輛進行卸油操作，此時系統要關閉電子鎖;車輛離開目的站，意味著司機卸油完成，此時系統要關閉電子鎖。

基于以上分析，我們可以基于車輛的運行狀態定義電子鉛封的主要任務：是通過物聯網、傳感器技術、衛星定位技術實時感知車輛的狀態并基于這些狀態實現車載電子鎖開啟和關閉的自動控制。

2.2 電子鉛封系統要能夠克服無線通信網絡的不穩定問題

由于油罐車油品配送范圍廣泛，而且有很多加油站位于城市遠郊和偏遠山區，因此如何保持車輛與服務器之間的有效網絡連接是一個重要問題。電子鉛封系統中車輛與服務器之間的網絡連接通常需要采用TCP長連接，以保持車輛與服務器之間的實時可靠通信。車輛與服務器之間的網絡連接通過運營商提供的無線數據網絡完成，目前可選的有GPRS、3G、4G等，但是無論選擇哪種網絡，網絡的穩定性和可靠性均不是絕對沒問題的，特別是在邊遠地區，經常存在時斷時續甚至沒有信號的情況。在技術層面，克服網絡不穩定問題可以從兩個方面考慮：（1）服務器要有一個可靠的網絡消息重發機制，保證服務器向某輛車發送的消息一定能夠成功（消息時間有效期內）。（2）車載主機要具備在網絡斷開的情況下獨立執行調度計劃的能力。

2.3 電子鉛封系統要要能保證電子鎖在極端情況下的可操控性

電子鉛封系統管控的往往是危化品車輛，車輛運行環境復雜多變，為了保障安全性，系統要能夠保證能在極端情況（交通事故、網絡失效等）下對電子鎖的可操控性，由于此時車載主機與服務器的網絡連接通常是斷開的，無法通過服務器下發聯機指令操控電子鎖。可以使用密碼的方式通過主機鍵盤交互完成操作，有兩種密碼方式，一種是離線控制密碼，即通過電子鉛封客戶端軟件為離線的車輛產生帶時效的電子鎖控制密碼，由駕駛員通過車載主機鍵盤輸入執行。另外還要設置一個由系統管理員掌握的超級密碼，通過該密碼可以在任何時間控制任何一輛車。

2.4 電子鉛封系統要能適應調度計劃的不確定性

車輛調度計劃是電子鉛封系統設計和運行的基礎和依據，然而在計劃的實際執行過程中經常由于車輛限行、加油站銷量變化等原因，導致調度計劃存在較大的不確定性，經常出現計劃變更的情況，因此電子鉛封系統需要在客戶端軟件中設計方便快捷的計劃變更操作。另外，由于電子鉛封系統中計劃同時存在于車載主機、服務器和客戶端中，因此需要設計可靠的計劃同步機制，以保證計劃在服務器、客戶端、車載主機任何一方發生的改變能夠迅速同步到另外兩方，如果計劃不能精確同步，那么會造成系統執行的紊亂。

2.5 電子鉛封系統要在一定程度上抑制GPS定位誤差和漂移

全球定位系統（GPS）由于天氣情況、建筑物遮擋、電磁場影響等原因的存在，導致GPS定位漂移的普遍性。電子鉛封系統一方面需要在電子地圖中展示車輛的運行軌跡，另外，油罐車在加油站進行油品交付的時候需要使用GPS電子圍欄判斷車輛是否是在指定的合法地點卸油，因此如何有效抑制GPS漂移，提高定位精度也是需要解決的關鍵問題之一。考慮到成本不能過高，無法使用地面增強、差分定位等技術手段，可以通過在加油站安裝廉價Zigbee基站以輔助定位的辦法提高GPS定位的精度。

3 ?結語

電子鉛封系統以車輛安全為基礎、以防偷防盜為中心、以物流配送管理和車輛調度管理為兩翼，采集刻畫車輛運行的全生命周期狀態并映射到數字信息系統中，通過精準的報警、完整的軌跡回放、全面的運行配送數據統計等實現成品油配送的運輸優化、調度優化和管理優化，進而降低運輸費用、減少運輸成本、提高資金周轉效率，打通油品銷售、物流管理和地面運輸的通道，為實現安全的油品配送和科學物流管理保駕護航。

參考文獻

[1] 包先雨，徐勝林，郭云，等.基于NFC的智能防偽電子鉛封系統研究[J].現代電子技術，2014，37（11）：107-110.

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