海洋石油后勤支持碼頭物聯網服務平臺設計與應用

王 穎，王愛民，桑雅靜

（中海油能源物流有限公司 天津 300450）

0 引 言

為提升海上石油后勤保障支持的效率和保障碼頭作業的安全、可靠性，利用信息化、智能化技術實現智能化港口碼頭，物聯網的加入可以極大地節省人力成本、提高工作效率、解決傳統碼頭的諸多難點［1］。后勤支持碼頭園區是一個有機的整體，傳統業務涵蓋海上后勤支持加水、接電、裝卸、輸灰、加油、靠泊等和人、車、船、貨物、工機具、承載具等的作業及安全管理，數據接入方式及時效性不同，讓不同的數據有機形成聯動，通過建設物聯網服務平臺可為碼頭園區的業務運行運轉提供全方位的平臺支持。物聯網服務平臺能夠通過物聯網的多種接入方式實現遠程物聯對象數據的監控、傳輸、存儲和管理。利用各種網絡將分散、獨立的物聯對象采集點進行聯網，為不同的用戶提供一個統一接入、分布存儲、分級管理、多種模式應用、資源共享的物聯網服務。

1 后勤支持碼頭業務特點

海洋石油后勤支持碼頭主要服務對象為海上石油平臺，通過船舶運輸方式為其生產、生活提供必備的物資支持。在碼頭園區主要集中有船舶靠泊、碼頭船舶加油、碼頭船舶加水、輸灰作業、碼頭物資裝卸等工作，在園區內具有各種作業車輛、裝卸車輛、人員、其他智能化數據采集等功能。

2 后勤支持碼頭物聯網服務平臺架構設計

與傳統的物聯網服務平臺的概念一致，由設備接入層、數據接入層、業務實現層、業務開放層組成，每層又由以下的功能模塊來實現各自的功能：以信息處理融合服務為核心框架，增加 RFID、北斗、傳感器、視頻等信息傳感設備，通過實時采集連接、監控、互動的物品或過程的信息進行信息交換和通信，實現物與物、物與人的連接，達到智能化感知、識別和管理的目的［2］。

2.1 總體技術架構

物聯網服務平臺是一個應用型平臺，平臺設計采用服務分層，詳見圖1。在經典的 3 層（接入層、業務層和應用層）后臺服務架構中， 3 層劃分的原則就是同層次的系統專注處理自己的事情。接入層專注于處理前端和后臺服務的接入連通、安全認證和數據轉發，技術構架設計有數據接入層、設備接入層。業務層專注于處理不同業務的無狀態邏輯服務，分業務開放，將對數據匯總到具體的業務實現和管理方面。應用層專注于處理業務數據的管理和應用分析，聚焦具有行業特點的應用。各個層次能夠依據業務特點專注于自己的事情，提高系統復用性和降低業務間的耦合性。微服務架構使得每個服務簡單，接口清晰， 從而提高了可拓展性。

圖1 后勤支持碼頭物聯網服務平臺總體技術架構Fig.1 Overall technical architecture of IOT service platform for logistics support wharf

2.2 物聯網數據采集融合服務設計

依托物聯網采集基礎網絡，對海油已有典型設備制定統一的對接、管控標準，包括標準化的設備鑒權認證、無線連接及網絡質量的統計分析、網絡運行狀態的分析診斷、各類事件的監控預警。提供2 / 3 / 4 /5G、NB-IoT、LoRa等不同網絡設備接入方案，解決企業異構網絡設備接入管理痛點；提供 MQTT、 CoAP等多種協議的設備 SDK，既滿足長連接的實時性需求，也滿足短連接的低功耗需求；提供云—云對接服務，支持各單位基于現存多種平臺進行設備接入［3］，詳見表1。

表1 設備接入方式Tab.1 Equipment access mode

需要將后勤碼頭內所有設施進行狀態信息采集，故數據種類復雜，數量龐雜，通過定義的不同屬性來進行管理，以此來提高物聯網服務平臺的可用性。現場環境監控設備、現場作業大型機械設備和重點傳感設備，按照其服務對象的不同分為人員監管設備、環境監控設備和設備機器設備。對現場設備的準確劃分可以在物聯網架構設計中體現，可以使物聯網整體功能完善［4］。對接入物聯網服務平臺的設備進行管理，包括設備注冊、上線、狀態監控、固件更新、設備注銷等生命周期的管理，并允許設備廠商在物聯網服務平臺定義并部署各種不同功能的設備。

2.3 物聯網服務平臺功能設計

2.3.1 AI設備識別

根據AI設備和超速逆行監測、勞保穿戴、垃圾亂投放、漏液監測、感溫感煙、可燃氣體監測、吸煙監測等設備的監測功能，設計智能園區平臺對感知設備的支持，完成設備的監控管理和設備數據的接入、解析及展示，與園區管理結合起來，應用智能設備實時全天候的監視能力和預判能力，通過對園區平臺的分析和綜合管理，提升響應速度，以最大化地杜絕安全隱患發生，降低因監管能力不足而發生的損失，實現自動化實時化的園區管理［5］。

2.3.2 能耗監控

包括智能水表和配電系統兩方面，通過水電的智能化代替了傳統的人工抄表工作，使得園區的能耗數據實時、透明、準確。園區平臺維護著各企業單位信息，再與收集上報的能耗數據匹配，可以按時間周期（日、月、年）的維度分析各企業單位用水、用電情況，對異常能耗及時警報、及時處理。

2.3.3 消防監控

系統集成現有的消防系統包含消防系統中的各類設備、設備發生警報類型、所屬區域坐標等。完成集成后，園區平臺實時展示消防系統狀態，包括設備狀態、運行狀態、告警狀態等，同時納入應急處置流程中。

2.3.4 車行人行管控

出入園管控實現智能識別，自動放行與臨時登記。

2.3.5 集港管理

接入集港系統的安排好的入園車輛，信息包括入園日期、車輛信息、司機信息、拜訪企業、對接人員、事由、停靠區域等。

2.3.6 一張圖集成二三維功能

一張圖集成園內各類管理數據信息，起到實時監控園區安全隱患監測、識別、報警及處置的全流程管理，同時提供歷史數據查詢、統計及分析。

3 平臺系統應用效果

根據中海油行業特點和業務分布在中國沿海的特點，本平臺建成后采用聯動型部署應用模式，研究過程中涉及到智能后勤支持碼頭管理平臺基礎組件、智能后勤支持碼頭物聯網平臺基礎組件、智能后勤支持碼頭管理系統、APP 開發及其與智能后勤支持碼頭系統密切交互的設備等，最終形成可復制的、具備海洋石油后勤基地產業特色的智能后勤支持碼頭綜合管理系統，以利全面提升公司所屬四海海洋石油后勤保障基地園區智能感知能力，增強后勤支持碼頭經營及安全管控手段，詳見圖2。

圖2 聯動型平臺部署應用模式Fig.2 Application mode of linkage platform deployment

根據海洋石油供應鏈保障的特點，打造具有海洋石油產業特色的數字化、智能化海洋石油后勤保障基地，覆蓋整個園區日常生產、經營的智能綜合管理平臺，大幅促進園區管理及管控手段提升，詳見圖3。

圖3 業務覆蓋管控效果Fig.3 Business coverage control effect

充分利用NB-IOT、移動專網通信網絡等多種網絡互連，充分實現物與物、物與人、人與人的各種互連，進而實現泛在、融合、智能的網絡。通過各種智能化、信息化應用為園區企業及內部員工提供周到、方便、安全、貼心的信息化服務，充分有效地聚集人才，促使后勤支持碼頭成為一個智能聚集地［6］。

4 結 語

海洋石油后勤保障碼頭物聯網服務平臺實現了對海洋石油碼頭已建物聯網設備的集中統一管理，加強了后勤支持碼頭運營數據、信息資源的統一管理和應用，可滿足企業對數據進行深層次的挖掘和“加工”需求［7］。通過使用物聯網平臺，解決了各業務公司信息系統之間數據孤島問題，為促進作業管理水平的提升、減少員工的工作量發揮了很好的作用，有效提升了業務管理能力和作業效率，為保障海上石油的安全生產打下了堅實的基礎。■