淺析GPS系統(tǒng)在油田特種車輛管理中的應(yīng)用

安柏峰

摘 要：全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）能夠提供全球覆蓋、全天候、免費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)授時(shí)/導(dǎo)航定位服務(wù)，通過(guò)車載 GPS 接收機(jī)可以實(shí)時(shí)地獲得車輛的位置和速度等關(guān)鍵信息，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)單臺(tái)特種車輛燃油量的實(shí)時(shí)監(jiān)控。車輛的實(shí)時(shí)位置信息和運(yùn)行狀態(tài)是實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控和科學(xué)管理的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，因此，油田企業(yè)特種車輛的管理中GPS的應(yīng)用可以發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。

關(guān)鍵詞：GPS 系統(tǒng)；特種車輛

一、GPS 系統(tǒng)概述

1. GPS 系統(tǒng)的概念

GPS 是一種具有全天候性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全球性、優(yōu)勢(shì)的導(dǎo)航定位、定時(shí)、測(cè)速系統(tǒng)。

2. GPS 系統(tǒng)的組成

GPS 系統(tǒng)由空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶接收系統(tǒng)三大子系統(tǒng)構(gòu)成?？臻g衛(wèi)星系統(tǒng)由均勻分布在地球 6個(gè)軌道平面上的24 顆高軌道工作衛(wèi)星構(gòu)成。衛(wèi)星每 12 小時(shí)（恒星時(shí)）沿近圓形軌道繞地球1周，由星載高精度原子鐘控制無(wú)線電發(fā)射機(jī)在“低噪聲窗口”附近發(fā)射L1、L2 兩種載波，向全球的用戶接收系統(tǒng)連續(xù)地播發(fā) GPS 導(dǎo)航信號(hào)。地面監(jiān)控系統(tǒng)由均勻分布在美國(guó)本土和三大洋的美軍基地上的1個(gè)主控站、3個(gè)注入站和5個(gè)監(jiān)測(cè)站構(gòu)成。

3. GPS 系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

GPS 系統(tǒng)通過(guò)通訊公司提供的 APN 專線，采用 C/S方式構(gòu)建 GPS 系統(tǒng)管理網(wǎng)絡(luò)；并通過(guò)調(diào)度中心的地圖、監(jiān)控、跟蹤模塊等應(yīng)用軟件監(jiān)控終端，訪問(wèn)企業(yè)內(nèi)部的服務(wù)器，從而獲取特種車輛作業(yè)信息，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理。其應(yīng)用功能由車載無(wú)線數(shù)據(jù)終端、調(diào)度中心、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)3 部分實(shí)現(xiàn)。

4. GPS 應(yīng)用系統(tǒng)功能

（1）車載無(wú)線數(shù)據(jù)終端的主要功能：①自動(dòng)接收GPS信號(hào)進(jìn)行定位，并將定位信息通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳給調(diào)度中心；②車載終端的單鍵熱線報(bào)警功能；③車載終端與調(diào)度中心的通話功能；④車載電子地圖功能；⑤超速報(bào)警提示功能；⑥自動(dòng)接收調(diào)度中心發(fā)送的調(diào)度指揮命令和遠(yuǎn)程控制指令，并顯示在液晶顯示屏上。

（2）調(diào)度中心的主要功能：①對(duì)車載終端的初始化功能，包括對(duì)GPS接收機(jī)、硬件、軟件進(jìn)行初始檢測(cè)；②接收車載終端的熱線報(bào)警功能；③與車載終端通話功能；④向車輛發(fā)出各種調(diào)度指令和報(bào)警信息；⑤對(duì)車載終端的實(shí)時(shí)連續(xù)跟蹤；⑥歷史行駛軌跡查詢功能；⑦地圖測(cè)量和行駛路線優(yōu)化功能。

（3）GPRS 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要功能：在車載單元與監(jiān)控中心之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，確保各車載單元發(fā)出的車輛GPS 信息、傳感器信息和中央處理機(jī)送出的指令在車載單元與監(jiān)控中心之間進(jìn)行穩(wěn)定傳送。車載終端嵌入了 GPRS通信模塊，它將GPS接收模塊的位置信息實(shí)時(shí)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)控中心，當(dāng)無(wú)線通信模塊登錄到 GPRS 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，再實(shí)時(shí)地把GPS接收模塊的位置信息發(fā)送到調(diào)度中心，為調(diào)度中心的信息管理系統(tǒng)提供原始數(shù)據(jù)支持。

二、油田特種車輛監(jiān)控管理

由于油田企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)一般在偏遠(yuǎn)野外，地理環(huán)境惡劣，因此，對(duì)特種車輛的作業(yè)過(guò)程監(jiān)控管理效果會(huì)直接影響現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全和效率。為了保證惡劣環(huán)境下特種車輛野外作業(yè)的安全性和有效性，利用GPS系統(tǒng)的功能特點(diǎn)可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)油田特種車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。

1. 特種車輛野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的跟蹤、監(jiān)控

特種車輛是油田作業(yè)中不可缺少的配套設(shè)備，主要有井下作業(yè)系統(tǒng)和測(cè)井系統(tǒng)兩大類，主要車型有液壓運(yùn)管車、井架車、地錨車、吊車、水泥車、罐車、測(cè)井儀器車、測(cè)井絞車、測(cè)井井架車、火工器材運(yùn)輸車、放射源運(yùn)輸車等。此類車輛多數(shù)是超長(zhǎng)、超高、超寬、超重車型，而且由于作業(yè)特殊性及工程特點(diǎn)，加之作業(yè)距離偏遠(yuǎn)、環(huán)境惡劣，很容易造成車輛作業(yè)故障或交通事故。應(yīng)用 GPS 系統(tǒng)對(duì)特種車輛的野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)進(jìn)行跟蹤、監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握特種車輛的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況，能根據(jù)野外環(huán)境進(jìn)行及時(shí)有效的科學(xué)調(diào)度，提高野外作業(yè)的安全性及作業(yè)的效率。與此同時(shí)，對(duì)出現(xiàn)意外情況的車輛，能及時(shí)有效地采取正確的措施，弱化了特種車輛野外作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

2. 危險(xiǎn)品運(yùn)輸?shù)母櫋⒈O(jiān)控

油田企業(yè)主要生產(chǎn)石油、天然氣等危險(xiǎn)品，此類物質(zhì)具有易爆、易燃、毒害、腐蝕、放射性等特點(diǎn)，危險(xiǎn)性大，在運(yùn)輸中容易發(fā)生燃燒、爆炸等安全事故。因此，除了對(duì)車輛技術(shù)等級(jí)的一級(jí)要求外，對(duì)危險(xiǎn)品運(yùn)輸?shù)膶?shí)時(shí)跟蹤、監(jiān)控是確保其安全運(yùn)輸?shù)谋匾疤?。通過(guò)應(yīng)用 GPS 系統(tǒng)對(duì)危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)掌握危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛的位置信息，包括經(jīng)度、緯度、行駛方向、速度等，及時(shí)、快速協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)及相關(guān)人員處理運(yùn)輸險(xiǎn)情，有效增強(qiáng)企業(yè)對(duì)運(yùn)輸車輛、危險(xiǎn)品及人員的安全管理能力，從而把運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)控制在最低，并提高了應(yīng)急救援的及時(shí)性。GPS 系統(tǒng)的應(yīng)用極大地提高了駕駛員和危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛的安全系數(shù)，加強(qiáng)了企業(yè)對(duì)危險(xiǎn)品車輛運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)督和管理。

3. 特種設(shè)備運(yùn)輸?shù)母?、監(jiān)控

因油田企業(yè)作業(yè)的特殊性，使用的特種設(shè)備一般質(zhì)量大、體積大，且需要確保安全平穩(wěn)、有效及時(shí)運(yùn)達(dá)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。加之油田作業(yè)處于地理環(huán)境惡劣、路況不佳等客觀環(huán)境中，因而及時(shí)了解特種設(shè)備運(yùn)輸車輛的位置、行駛路線、安全狀況等信息尤顯重要。應(yīng)用 GPS 系統(tǒng)和通信系統(tǒng)對(duì)特種設(shè)備的運(yùn)輸進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，可以通過(guò)調(diào)度中心的電子地圖實(shí)時(shí)顯示出拖載特種設(shè)備車輛的實(shí)際位置、行駛方向及瞬時(shí)車速，并可以隨著目標(biāo)移動(dòng)，使目標(biāo)始終保持在屏幕上，還可實(shí)現(xiàn)多窗口、多車輛、多屏幕同時(shí)跟蹤監(jiān)控，從而確保特種設(shè)備運(yùn)輸?shù)陌踩?。通過(guò) GPS 系統(tǒng)跟蹤定位來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)特種設(shè)備運(yùn)輸?shù)母?、監(jiān)控，滿足了油田特種設(shè)備運(yùn)輸安全性的需求，同時(shí)可以通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸路線的優(yōu)化，從而減少運(yùn)輸成本、提高工作效率。

三、油田特種車輛精確油耗管理

油田特種車輛的油耗管理一直是成本控制的瓶頸，GPS 系統(tǒng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)精確油耗管理，從而有效控制油耗成本。在 GPS 車輛監(jiān)控平臺(tái)基礎(chǔ)上開發(fā)的精確油耗管理系統(tǒng)能對(duì)車輛油耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并精確分析車輛作業(yè)和油耗的關(guān)系，有效解決油田特種車輛作業(yè)油耗管理的弊端，對(duì)油耗使用過(guò)程進(jìn)行控制，從而降低車輛運(yùn)行成本。

1. 精確油耗管理的實(shí)現(xiàn)原理

基于GPS系統(tǒng)平臺(tái)，綜合應(yīng)用GPS技術(shù)、電子測(cè)量技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)于單臺(tái)特種車輛實(shí)時(shí)燃油量的監(jiān)控、油耗異常的報(bào)警、各時(shí)間段耗油量的統(tǒng)計(jì)、某時(shí)間段超量油耗通知。

精確油耗的實(shí)現(xiàn)原理是：將GPS 車載終端 MCU測(cè)量油量傳感器的模擬電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的時(shí)間間隔實(shí)時(shí)向系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)；通過(guò)對(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤、監(jiān)控，可以比較油耗變化量與車輛運(yùn)行狀態(tài)（主要指車輛行駛速度）的關(guān)系，從而判斷油耗異常情況，并對(duì)出現(xiàn)油耗異常情況進(jìn)行報(bào)警。另外，通過(guò)分析單車運(yùn)行狀態(tài)與油耗量的關(guān)系，能為有效控制生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本提供數(shù)據(jù)資料，而計(jì)劃經(jīng)營(yíng)部門可以借此優(yōu)化燃油消耗與車輛運(yùn)行的“油運(yùn)比”，從而節(jié)約單車運(yùn)行成本，提高車輛運(yùn)行效率。

2. 精確油耗管理的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

（1）實(shí)時(shí)油耗監(jiān)控——對(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)的油量值進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（2）各時(shí)間段油耗量統(tǒng)計(jì)——統(tǒng)計(jì)某一考核時(shí)間段油耗量數(shù)據(jù)。

（3）油耗異常報(bào)警——在車輛運(yùn)行狀態(tài)與油耗關(guān)系異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

（4）歷史數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計(jì)——對(duì)車輛運(yùn)行的“油運(yùn)比”進(jìn)行優(yōu)化。

（5）超量油耗預(yù)警通知——對(duì)某一考核時(shí)間段油耗量超標(biāo)進(jìn)行預(yù)警通知。

總之，精確油耗管理的實(shí)時(shí)油耗監(jiān)控及油耗異常情況下的預(yù)警通知等功能的實(shí)現(xiàn)，可以解決油田特種車輛油耗管理中遇到的難題，有效控制車輛運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)對(duì)油耗的科學(xué)管理。

GPS 系統(tǒng)以其高精度、實(shí)時(shí)性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便輕巧等優(yōu)點(diǎn)，在油田特種車輛管理中發(fā)揮著重要的作用。通過(guò)對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤、監(jiān)控管理，對(duì)單車精確油耗的管理，油田特種車運(yùn)行的安全性得到進(jìn)一步提高，生產(chǎn)成本得到精確控制，提高了車輛運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)了管理的科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳亮.油田企業(yè)交通HSE管理[J].安全、健康和環(huán)境，2011，11（3）：14-16.

[2] 余必根，馬慶勛，楊文華，王曉鵬.基于GPS技術(shù)的油田車輛管理系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建[J].測(cè)繪與空間地理信息，2008，31（6）：60-62.

[3] 王慶安.油田車輛安全管理的創(chuàng)新實(shí)踐[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011，08：191.

[4] 張靜，賈繼生，張清龍.淺談?dòng)行Ъ訌?qiáng)車輛機(jī)械設(shè)備的管理[J].科技傳播，2011，07：62-64.