北斗在油庫安全生產(chǎn)管理中的應(yīng)用

張冬雪，姚彥斌，劉杰，曹巍，崔振偉

(1.中國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)是我國著眼于國家安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要，自主建設(shè)、獨立運行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度定位、導(dǎo)航、授時和短報文服務(wù)的國家重要空間基礎(chǔ)設(shè)施。

在國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用軍民融合工程中，中國石油主要負(fù)責(zé)能源安全項目。以國家能源安全作為出發(fā)點，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、無紙化辦公、機(jī)房服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)授時等需求，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。

油庫是協(xié)調(diào)原油生產(chǎn)、原油加工、成品油供應(yīng)及運輸?shù)闹修D(zhuǎn)站，是國家石油儲備和供應(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，國內(nèi)石油庫數(shù)量超過1 000 座，廣泛分布在全國各地，因此保障油庫的安全平穩(wěn)運行顯得尤為重要。傳統(tǒng)的油庫監(jiān)管模式存在諸多問題，如：巡檢和預(yù)警處置等工作無法復(fù)核、人員定位缺失、油庫運行風(fēng)險高等等。通過將傳統(tǒng)油庫管理應(yīng)用與北斗導(dǎo)航有效融合，可以有效解決這些問題，實現(xiàn)油庫安全生產(chǎn)精細(xì)化管理，保障油庫安全平穩(wěn)運行。

1 北斗在油庫應(yīng)用的必要性

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

目前油庫預(yù)警處置主要以PC 端處理為主，移動端的預(yù)警處置系統(tǒng)尚未開發(fā)，所以在現(xiàn)場的預(yù)警處置復(fù)核無法及時處理，存在安全風(fēng)險。按照國家監(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)場實地審查，缺乏定位系統(tǒng)同樣也無法監(jiān)管負(fù)責(zé)人是否在場。

油庫日常巡檢大多采用掃描現(xiàn)場粘貼的NFC 標(biāo)簽進(jìn)行打卡，因標(biāo)簽存在脫落、復(fù)制等問題，導(dǎo)致未能準(zhǔn)確判定巡檢人員是否到場。油庫日常施工外部人員較多，且多為特殊作業(yè)，對外部人員的監(jiān)管不到位，人員入庫后的位置、狀態(tài)等無法實時掌握，存在安全風(fēng)險。北斗可以提供高精度的定位終端，通過北斗與這些應(yīng)用場景的深度融合以解決這些問題，因此北斗在油庫中的應(yīng)用是非常有必要的。同時北斗平臺是國家能源安全重點項目，也是集團(tuán)公司統(tǒng)建重點實施項目，北斗的應(yīng)用對于提高企業(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 北斗在油庫的應(yīng)用

按照國家及集團(tuán)公司監(jiān)管要求，油庫已基本建成了智能巡檢、遠(yuǎn)程監(jiān)測、預(yù)警管理等應(yīng)用，但是這些傳統(tǒng)的應(yīng)用存在一些問題，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)運行存在潛在的安全風(fēng)險。通過將傳統(tǒng)應(yīng)用與北斗位置數(shù)據(jù)深度融合，實現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備與北斗位置的融合、預(yù)警處置位置復(fù)核、巡檢打點軌跡復(fù)核、非常規(guī)作業(yè)現(xiàn)場復(fù)核審批、人員實時定位、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)險管控水平，保障油庫安全平穩(wěn)運行。

2.1 設(shè)備與北斗位置的綁定

目前大部分企業(yè)已實現(xiàn)設(shè)備線上管理，包括設(shè)備臺賬、檢維修管理等，但還未實現(xiàn)設(shè)備物理位置的管理。通過設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與北斗位置數(shù)據(jù)的融合，實現(xiàn)每個設(shè)備綁定一個北斗經(jīng)緯度位置，為設(shè)備管理、預(yù)警處置現(xiàn)場復(fù)核、巡檢打點位置復(fù)核等應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。為未來實現(xiàn)通過位置識別設(shè)備基礎(chǔ)信息，進(jìn)行油庫設(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)警時必須現(xiàn)場復(fù)核處理。在進(jìn)行預(yù)警處理時，增加了北斗位置復(fù)核功能。通過此應(yīng)用，旨在監(jiān)督現(xiàn)場預(yù)警處理的有效性，減少高風(fēng)險預(yù)警帶來的重大安全隱患。

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，將預(yù)警實時推送到手持終端，推送的內(nèi)容包括預(yù)警單位、預(yù)警名稱、預(yù)警時間、預(yù)警設(shè)備編號、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，油庫現(xiàn)場人員根據(jù)預(yù)警信息，持手持終端前往發(fā)生預(yù)警的設(shè)備前檢查實際運行情況，預(yù)警處理時實時獲取終端當(dāng)前位置，與預(yù)警綁定的設(shè)備位置進(jìn)行比對，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 巡檢打點復(fù)核

近年來，隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，各企業(yè)系統(tǒng)通過各類新技術(shù)實現(xiàn)人員巡檢過程中的安全管控，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)控方式實現(xiàn)油田作業(yè)現(xiàn)場人員巡檢；李平等[4]提出的機(jī)器視覺在油氣田巡檢中的應(yīng)用，通過機(jī)器人巡檢方式替代人工巡檢模式；李辰等[5]提出無人機(jī)在線路巡檢與應(yīng)急救援的應(yīng)用分析，通過無人機(jī)定期開展大范圍的巡檢，提升巡檢效率。由于新技術(shù)手段在實際應(yīng)用場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，實現(xiàn)油氣田作業(yè)現(xiàn)場的管控。

通過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，實現(xiàn)自動定位打卡、巡線路線規(guī)劃、巡檢過程監(jiān)測、異常情況預(yù)警以及無紙化全流程管理，提高巡檢效率和保障人員巡檢過程的安全。通過智能系統(tǒng)可實時查看巡檢人員的位置以及監(jiān)管巡檢作業(yè)，及時上報重大故障，確保人員在巡檢過程中的有效調(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的漏檢或錯檢等問題，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。

巡檢打點復(fù)核在傳統(tǒng)油庫RFID 標(biāo)簽打點巡檢功能基礎(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)、移動端打點位置信息復(fù)核、打點軌跡圖展示等功能。通過此應(yīng)用，旨在減少標(biāo)簽位置變更復(fù)雜，打點區(qū)域不準(zhǔn)確，步步確認(rèn)執(zhí)行無法復(fù)核等問題，提高現(xiàn)場人員打點位置信息的準(zhǔn)確性。通過改造移動端射頻標(biāo)簽功能模塊，當(dāng)現(xiàn)場標(biāo)簽位置信息變動時，現(xiàn)場人員對標(biāo)簽實時位置信息進(jìn)行維護(hù)，實現(xiàn)巡檢點位置線上維護(hù)管理。對傳統(tǒng)移動端操作工單、巡檢工單功能進(jìn)行改造，油庫現(xiàn)場人員打點確認(rèn)時，對當(dāng)前點位的位置信息和手持終端設(shè)備實時位置進(jìn)行比對，在一定誤差范圍內(nèi)，核驗通過打點成功。超出誤差范圍的，提示現(xiàn)場人員到指定區(qū)域位置進(jìn)行操作。對已確認(rèn)完成的工單，按照點位確認(rèn)軌跡路線，生成對應(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)覽時對工單確認(rèn)的路線軌跡進(jìn)行實時展示。

2.4 非常規(guī)作業(yè)現(xiàn)場審核位置復(fù)核

非常規(guī)作業(yè)現(xiàn)場審核位置復(fù)核功能，主要包括PC 端在線提交作業(yè)單，移動端非常規(guī)作業(yè)現(xiàn)場審核位置信息復(fù)核、現(xiàn)場審核位置地圖展示、作業(yè)票關(guān)聯(lián)位置信息導(dǎo)出等功能。通過此應(yīng)用，旨在監(jiān)督非常規(guī)作業(yè)審批人員現(xiàn)場審核，減少現(xiàn)場審核不到位等風(fēng)險，提高非常規(guī)作業(yè)的規(guī)范性。對傳統(tǒng)作業(yè)許可申請功能進(jìn)行改造，在油庫現(xiàn)場人員進(jìn)行非常規(guī)作業(yè)申請時，增加選擇現(xiàn)場特種作業(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。對移動端非常規(guī)作業(yè)現(xiàn)場審核打點確認(rèn)功能進(jìn)行改造，現(xiàn)場審核人員需持手持終端在指定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行打點確認(rèn)，對終端實時位置和現(xiàn)場指定位置進(jìn)行比對，在一定誤差范圍內(nèi)，審批通過。超出誤差范圍的，提示現(xiàn)場人員到正確區(qū)域位置進(jìn)行現(xiàn)場審核。對已完成的作業(yè)許可工單，按照現(xiàn)場核查位置信息，在地圖上生成對應(yīng)的核查位置圖，在PC 端加入現(xiàn)場核查位置圖進(jìn)行實時展示。

2.5 人員實時定位

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。

油庫人員定位基于北斗平臺提供的位置數(shù)據(jù)，實現(xiàn)油庫庫區(qū)內(nèi)部人員和外部人員在地圖上的實時定位，使用不同圖標(biāo)區(qū)分內(nèi)部人員和外部人員，定位點信息關(guān)聯(lián)展示人員的姓名、部門、位置刷新時間等信息。地圖使用中國石油地理信息系統(tǒng)(A4) 提供的地圖服務(wù)，通過人員定位實時掌握庫區(qū)內(nèi)部人員和外部人員的數(shù)量和位置，實現(xiàn)人員動態(tài)可視化管理，提高現(xiàn)場安全風(fēng)險管控水平，降低人員安全風(fēng)險。

2.6 歷史軌跡及數(shù)據(jù)分析

人員歷史軌跡是通過存儲終端定時上報的位置數(shù)據(jù)，生成巡檢、作業(yè)以及人員在庫區(qū)活動的軌跡，為管理人員復(fù)核監(jiān)管提供依據(jù)。管理人員可以隨時查看巡檢人員的巡檢軌跡、出入庫的時間、停留時間等不同維度的數(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)分析主要是對人員的歷史位置數(shù)據(jù)和實時位置數(shù)據(jù)進(jìn)行分析應(yīng)用。通過分析人員歷史位置數(shù)據(jù)，實現(xiàn)人員位置熱圖，以高亮形式顯示訪客訪問區(qū)域和巡檢作業(yè)區(qū)域的頻繁度，確定油庫重點管控區(qū)域。通過分析人員實時位置，對長時間滯留、位置偏離、結(jié)合終端SOS 警告等進(jìn)行實時預(yù)警提示，實現(xiàn)應(yīng)急管理，保障人員安全。

3 未來展望

3.1 基于北斗衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸

油庫通常表現(xiàn)為數(shù)量多、分布廣、情況復(fù)雜，存儲有大量的易燃易爆燃料，遠(yuǎn)程監(jiān)控管理是油庫管理的重要手段之一。傳統(tǒng)油庫遠(yuǎn)程實時監(jiān)控管理數(shù)據(jù)傳輸通過有線網(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。未來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。

3.2 北斗手持終端現(xiàn)場設(shè)備識別

目前油庫現(xiàn)場設(shè)備識別基于RFID 射頻識別技術(shù)識別設(shè)備的基礎(chǔ)信息，并通過集成ERP 檢維修數(shù)據(jù)實現(xiàn)設(shè)備檢維修信息的共享。未來基于設(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，通過北斗手持終端實時獲取現(xiàn)場設(shè)備位置數(shù)據(jù)，自動匹配設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的設(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)，實現(xiàn)北斗手持終端現(xiàn)場設(shè)備識別和設(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)未來應(yīng)用廣泛，包括北斗移動穿戴設(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，多在兩三個系統(tǒng)間進(jìn)行，尚可一對一地獨立整合。但在北斗領(lǐng)域的多場景、多系統(tǒng)資源參與整合時，難度與維護(hù)成本、工作量等都將呈指數(shù)級增加。北斗數(shù)據(jù)治理將生產(chǎn)運行、智能巡檢、設(shè)備識別、計量操作、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。實現(xiàn)包括集群運維、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

通過對北斗位置數(shù)據(jù)的深化應(yīng)用，實現(xiàn)設(shè)備基礎(chǔ)信息與北斗位置數(shù)據(jù)的融合，實現(xiàn)油庫重要預(yù)警處置現(xiàn)場位置復(fù)核，提高預(yù)警處置的有效性，實時掌握預(yù)警帶來的重大安全風(fēng)險，保障油庫安全平穩(wěn)運行。通過現(xiàn)場打點和位置信息雙重確認(rèn)方式，規(guī)避了油庫現(xiàn)場作業(yè)操作區(qū)域不到位、標(biāo)簽脫落、變動等風(fēng)險，對未實際到現(xiàn)場的情況進(jìn)行提醒，對當(dāng)前位置信息進(jìn)行驗證，為油庫現(xiàn)場日常作業(yè)操作安全提供了有效保障。通過北斗位置數(shù)據(jù)實現(xiàn)人員定位，實時掌握庫區(qū)人員數(shù)量、位置、狀態(tài)等信息，實現(xiàn)人員動態(tài)管理，保障人員安全。通過對位置數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，智能監(jiān)督油庫工作人員動態(tài)，實現(xiàn)人員滯留、位置異常等預(yù)警。通過對北斗位置數(shù)據(jù)的深化應(yīng)用和手持終端應(yīng)用，使員工主動適應(yīng)數(shù)字化生產(chǎn)過程，將智能巡檢、設(shè)備識別、計量操作、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。