物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油庫(kù)安全管理中的應(yīng)用

摘要：油庫(kù)是石油儲(chǔ)備和供應(yīng)基地，主要儲(chǔ)存原油、汽油、柴油等。受到石油產(chǎn)品易燃易爆特性的影響，油庫(kù)的安全管理工作乃重中之重。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，其利用多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)物與物的連接和數(shù)據(jù)分析。為提高油庫(kù)的安全管理水平，許多國(guó)家開(kāi)始引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并形成了多種基于物聯(lián)網(wǎng)的安全管理系統(tǒng)等，并取得一定成果?；谖覈?guó)油庫(kù)安全管理現(xiàn)狀，探究目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油庫(kù)安全管理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；油庫(kù)；安全管理；管理系統(tǒng)；傳感器

石油作為重要的能源，是世界上眾多國(guó)家發(fā)展建設(shè)的重要基石，作為現(xiàn)代工業(yè)以及交通中的主要能源來(lái)源，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著巨大作用［1］。石油的開(kāi)采、加工、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)中會(huì)產(chǎn)生大量就業(yè)機(jī)會(huì)，推動(dòng)著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。另外石油是多種工業(yè)生產(chǎn)中的原料，如涂料、塑料、化肥等的生產(chǎn)中石油是必不可少的原材料，因此石油在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著不可替代的作用。油庫(kù)是石油儲(chǔ)備和供應(yīng)的基地，其接收、儲(chǔ)存、發(fā)放原油或原油產(chǎn)品，如儲(chǔ)存汽油、柴油等輕油料，也有儲(chǔ)存潤(rùn)滑油、燃料油等重質(zhì)油料。油庫(kù)儲(chǔ)存容量越大，輕油料越多，則其危險(xiǎn)性也越大，一旦發(fā)生爆炸火災(zāi)等事故，將會(huì)造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失。因此加強(qiáng)對(duì)油庫(kù)的安全管理尤為重要［2］。隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展，油庫(kù)安全管理在逐漸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（IoT）是信息科技產(chǎn)業(yè)的第三次革命，是互聯(lián)網(wǎng)的延伸擴(kuò)展，能實(shí)現(xiàn)物體與網(wǎng)絡(luò)的連接，物體能直接借助傳播媒介實(shí)現(xiàn)信息的傳輸互通。物聯(lián)網(wǎng)中涉及的技術(shù)眾多，其中RFID、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、嵌入式技術(shù)等都是關(guān)鍵技術(shù)。而隨著這些技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新，物聯(lián)網(wǎng)也逐漸從概念到應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)中。在油庫(kù)的管理中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能將油庫(kù)的各個(gè)單元互聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)庫(kù)區(qū)的全面動(dòng)態(tài)化監(jiān)管，及時(shí)發(fā)現(xiàn)庫(kù)區(qū)的不安全因素，進(jìn)而及時(shí)采取有效對(duì)策處理，保障油庫(kù)的安全性［3］。另外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還有助于提高油庫(kù)各單元的工作效率和質(zhì)量，保證工藝的靈敏化、信息的精準(zhǔn)化等?；诖?，本文重點(diǎn)探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油庫(kù)安全管理中的應(yīng)用。

1油庫(kù)安全管理現(xiàn)狀分析

油庫(kù)因其儲(chǔ)存產(chǎn)品的特點(diǎn)，導(dǎo)致其運(yùn)行管理中存在較大的危險(xiǎn)性，易出現(xiàn)火災(zāi)、爆炸等事故。因此各個(gè)油庫(kù)都將安全管理作為重中之重。目前，國(guó)內(nèi)外的研究者就油庫(kù)的安全管理進(jìn)行了一系列的研究，并取得了一定成果。如美國(guó)、日本、西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家在油庫(kù)的安全管理中已基本完成了數(shù)字化管理，在油庫(kù)安全管理方面已形成相對(duì)完整、系統(tǒng)的理論知識(shí)體系，油庫(kù)安全管理體系相對(duì)成熟。而在我國(guó)，油庫(kù)安全管理的成果主要集中在安全管理等方面，如在油庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)事件建模、油庫(kù)安全事故的防控、油庫(kù)安全信息化管理系統(tǒng)等方面取得了一定成果。在油庫(kù)的數(shù)字化建設(shè)方面，我國(guó)起步較晚，導(dǎo)致目前我國(guó)油庫(kù)的安全管理尚未完全實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理，其距離智能化、數(shù)字化管理還有很長(zhǎng)的路要走。

2物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)

2.1射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）目前已在多個(gè)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，且其功能也有了明顯的擴(kuò)展。RFID標(biāo)簽也屬于傳感器技術(shù)，其融合了無(wú)線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)，在自動(dòng)識(shí)別、物流管理等方面應(yīng)用前景廣闊。

2.2傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的重要組成部分，其采集信息的能力則直接影響到其余各個(gè)環(huán)節(jié)的正常運(yùn)行，同時(shí)也關(guān)系著物聯(lián)網(wǎng)能否發(fā)揮其功能。近些年來(lái)，傳感器技術(shù)也得到顯著發(fā)展，越來(lái)越多不同類(lèi)型的傳感器被研發(fā)出來(lái)，在我們?nèi)粘Ｉ钪械玫綇V泛應(yīng)用。在油庫(kù)安全管理中，不同類(lèi)型的傳感器采集傳輸數(shù)據(jù)，能在多個(gè)傳感單元中交換信息，使得事物的互聯(lián)更加精準(zhǔn)、靈活、自由。傳感器技術(shù)的發(fā)展朝著更加智能化、精確化方向發(fā)展，朝著更快、更小、更安全、更標(biāo)準(zhǔn)的方向發(fā)展。

2.3嵌入式技術(shù)

這是綜合了計(jì)算機(jī)軟硬件、傳感器技術(shù)、集成電路技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)于一體的技術(shù)。隨著該技術(shù)的快速發(fā)展，以嵌入式系統(tǒng)為特征的智能終端產(chǎn)品隨處可見(jiàn)，小到人們?nèi)粘Ｉ钪械氖謾C(jī)，大到衛(wèi)星系統(tǒng)等。在物聯(lián)網(wǎng)中，嵌入式系統(tǒng)將傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)處理，是物聯(lián)網(wǎng)中重要的一環(huán)。

2.4數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)中，UWB技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)等數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)存在無(wú)法長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯?wèn)題，而且用戶(hù)接入數(shù)量有限。近些年來(lái)，NB-IoT技術(shù)和LoRa技術(shù)開(kāi)始在物聯(lián)網(wǎng)中得到應(yīng)用，這兩種技術(shù)屬于大容量、覆蓋廣、功耗低、穩(wěn)定性高的傳輸技術(shù)，非常有利于廣域物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)。

3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油庫(kù)安全管理中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被譽(yù)為第三次信息技術(shù)革命，自提出以后就備受?chē)?guó)內(nèi)外各行各業(yè)人員的關(guān)注，其分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)與物理社會(huì)的整合，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理中心能對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的人、機(jī)器、設(shè)備等實(shí)現(xiàn)管理和控制，從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)生活、管理活動(dòng)的智能化，提高社會(huì)生產(chǎn)力水平。目前，我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)尚未形成產(chǎn)業(yè)鏈，未來(lái)有廣闊的發(fā)展空間。下面就我國(guó)油庫(kù)安全管理中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行簡(jiǎn)單探索。

3.1基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的安全管理系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)的油庫(kù)安全管理系統(tǒng)的架構(gòu)包括操作控制層、業(yè)務(wù)管理層和管理決策層：（1） 操作控制層包括了部署在油庫(kù)的各種非常規(guī)作業(yè)場(chǎng)所的RFID標(biāo)簽、各巡檢點(diǎn)的RFID標(biāo)簽以及人員作業(yè)時(shí)所攜帶的防爆PDA等，RFID標(biāo)簽和PDA標(biāo)識(shí)了油庫(kù)的各種作業(yè)場(chǎng)所和巡檢設(shè)備的“物”。該層的主要作用就是采集各種物的數(shù)據(jù)信息，能自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)并上傳數(shù)據(jù)，能為其他兩層的相關(guān)管理工作、制定決策提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。（2） 業(yè)務(wù)管理層也即數(shù)據(jù)處理中心，其連通了油庫(kù)的各個(gè)作業(yè)場(chǎng)所、巡檢點(diǎn)與系統(tǒng)用戶(hù)，現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)能通過(guò)業(yè)務(wù)管理層傳輸給管理決策層。而且該層能對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性的加工處理，然后將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送給相關(guān)管理部門(mén)和人員。當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，發(fā)現(xiàn)安全隱患，系統(tǒng)會(huì)立即準(zhǔn)確定位安全隱患部位等準(zhǔn)確信息，自動(dòng)報(bào)警并聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備，不僅為相關(guān)決策人員的決策提供可靠的信息，也能第一時(shí)間處理安全隱患，避免重大安全事故發(fā)生。（3） 管理決策層對(duì)油庫(kù)日常運(yùn)行中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性處理后，得到各種不同主題的圖表、圖像等文件，然后再發(fā)送給相關(guān)管理部門(mén)和人員?？傊?，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用改變了油庫(kù)的傳統(tǒng)管理模式，使得油庫(kù)的管理更加科學(xué)化、規(guī)范化，提高了油庫(kù)管理的安全性，而且還能滿(mǎn)足油庫(kù)建設(shè)以及日常運(yùn)行的需求。

3.2油罐與管輸區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

目前，在油罐、管輸區(qū)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用主要依靠各種傳感器，一般是在油罐、管輸區(qū)的相關(guān)重要設(shè)備上安裝不同類(lèi)型的傳感器，通過(guò)操作控制層將獲取的油罐位置、油罐特性、油罐內(nèi)液體高度、油罐周?chē)沫h(huán)境變化、油罐內(nèi)油品的密度及壓力等原始數(shù)據(jù)傳輸給業(yè)務(wù)管理層，由數(shù)據(jù)處理中心對(duì)采集到的大數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性處理，使得管理決策層及時(shí)了解油罐、管輸區(qū)的各種實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，以實(shí)現(xiàn)對(duì)油罐、管輸區(qū)的精準(zhǔn)化、自動(dòng)化、智能化管理。

由于新技術(shù)還在發(fā)展創(chuàng)新過(guò)程中，實(shí)際應(yīng)用中難免會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，如較為常見(jiàn)的有系統(tǒng)穩(wěn)定性不高、相關(guān)設(shè)備安全性差、設(shè)備保護(hù)性措施少等。因此今后還需進(jìn)一步深入發(fā)展，以發(fā)揮出物聯(lián)網(wǎng)在油罐、管輸區(qū)的監(jiān)管效果。筆者認(rèn)為，相關(guān)研究人員可從如下幾個(gè)角度進(jìn)行研究：（1） 針對(duì)各種油罐、管輸區(qū)設(shè)備的專(zhuān)用傳感器的研發(fā)以及智能化傳感軟硬件的研發(fā)、升級(jí)和維護(hù)。（2） 優(yōu)化對(duì)油罐、管輸區(qū)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)方式，并研發(fā)出更多的狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作模式，完善監(jiān)控管理系統(tǒng)。

3.3車(chē)輛及工作人員安全的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

在罐區(qū)車(chē)輛以及工作人員的安全管理中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用主要為：在各種運(yùn)油車(chē)上安裝RFID標(biāo)簽、M2M終端等，監(jiān)控車(chē)輛的位置、車(chē)輛上各種油品的信息（如油品類(lèi)型、油品溫度、油壓波動(dòng)等）、車(chē)輛行駛周?chē)h(huán)境信息等。而采集到的這些數(shù)據(jù)會(huì)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，然后對(duì)車(chē)輛及工作人員的安全進(jìn)行綜合評(píng)估。管理人員能動(dòng)態(tài)地檢索駕駛?cè)藛T身份信息、行為信息、車(chē)輛信息、車(chē)輛上油品信息，對(duì)人、車(chē)、物進(jìn)行遠(yuǎn)程的規(guī)劃和監(jiān)控管理，一旦運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)突發(fā)情況，便于管理人員及時(shí)作出決策，避免意外事故發(fā)生，保障車(chē)輛及人員的安全。

魏坤［4］等人曾在油罐車(chē)罐體結(jié)構(gòu)對(duì)整車(chē)側(cè)翻研究的基礎(chǔ)上提出了“縱板式罐體”的概念，在罐體上安裝傳感器、報(bào)警裝置等，并能將采集的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳送到物聯(lián)網(wǎng)，便于監(jiān)控人員實(shí)時(shí)查看監(jiān)控信息，且車(chē)輛駕駛者也能收到反饋信息，這有利于保障油料運(yùn)輸過(guò)程中的安全性。秦偉等人發(fā)明出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的油罐車(chē)智能監(jiān)控模塊及系統(tǒng)，能在油罐車(chē)的運(yùn)輸過(guò)程中，實(shí)時(shí)采集各項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)并傳送給汽車(chē)中控臺(tái)和手柄終端，方便運(yùn)輸人員實(shí)時(shí)監(jiān)控，并能通過(guò)定位設(shè)備、無(wú)線傳輸裝置等將多種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)端服務(wù)器，再結(jié)合導(dǎo)航軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛的行駛情況，規(guī)避不良道路和惡劣的天氣，保障運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油庫(kù)安全管理中應(yīng)用的實(shí)例

4.1火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由觸發(fā)件、報(bào)警裝置、聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)借助感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器等對(duì)周?chē)h(huán)境的燃燒、熱解等形成的煙霧、熱量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)超過(guò)火災(zāi)安全的閾值后，會(huì)立即觸發(fā)報(bào)警裝置，同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)系統(tǒng)，如自動(dòng)啟動(dòng)滅火裝置、關(guān)閉管道閥門(mén)、切斷電源等，向消防部門(mén)報(bào)警，通知管理人員采取進(jìn)一步措施等。例如在庫(kù)區(qū)的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域安裝火災(zāi)探測(cè)器，一旦檢測(cè)到火警發(fā)生，將會(huì)立即報(bào)警并啟動(dòng)相關(guān)系統(tǒng)。在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，能更快更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)火情，及時(shí)報(bào)警和處理，從而及早撲滅火災(zāi)，減輕火災(zāi)造成的損失。

4.2管道泄漏檢測(cè)評(píng)估系統(tǒng)

將不同類(lèi)型的傳感器安裝在油氣管道外和管道內(nèi)，如安裝壓力傳感器、油氣泄漏傳感器，這些傳感器實(shí)時(shí)采集管道的相關(guān)信息，如采集油氣管道的實(shí)時(shí)溫度、溫升溫降速率、溫升溫降趨勢(shì)等，可隨時(shí)顯示出整條管道上任意位置的溫度狀態(tài)。一旦發(fā)生油氣泄漏，會(huì)立即報(bào)警并準(zhǔn)確定位，便于及時(shí)地處理。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)油氣管道的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道外環(huán)境變化、管道內(nèi)壁腐蝕狀況等，便于及早發(fā)現(xiàn)管道泄漏問(wèn)題，便于相關(guān)工作人員及早干預(yù)，預(yù)防意外發(fā)生，保障油氣管道設(shè)備的安全運(yùn)行。

有專(zhuān)家發(fā)明了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的油氣管道泄漏在線檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由傳感器本體和安裝管組成。由于傳感器在與油氣管道連接時(shí)，是通過(guò)內(nèi)螺紋與外螺紋連接，而螺紋連接的內(nèi)外螺紋之間存在間隙，導(dǎo)致油氣管道內(nèi)部的氣體從間隙排出，降低了傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。而該發(fā)明中的檢測(cè)系統(tǒng)則能解決上述問(wèn)題，通過(guò)螺紋桿在螺紋孔上轉(zhuǎn)動(dòng)，在力的作用下帶動(dòng)安裝塊上的錐形銷(xiāo)靠向圓桿上的錐形槽運(yùn)動(dòng)，錐形銷(xiāo)上有多個(gè)條形槽，錐形銷(xiāo)與錐形槽相抵后的脹套原理能使安裝腔受力擠壓縮小，使得安裝管與安裝腔之間無(wú)間隙，故而油氣管道內(nèi)的氣體不會(huì)溢出，從而提高傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4.3地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控評(píng)估系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控評(píng)估系統(tǒng)通過(guò)在地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的地段埋設(shè)不同類(lèi)型的傳感器，借助這些傳感器獲取地質(zhì)環(huán)境信息，并實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，確保管理人員能實(shí)時(shí)掌握災(zāi)害動(dòng)態(tài)，進(jìn)而做出科學(xué)的決策。而且該系統(tǒng)還具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，能快速地處理海量數(shù)據(jù)，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的聯(lián)動(dòng)，能提高系統(tǒng)的整體效能。系統(tǒng)將采集到的地質(zhì)數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄并傳輸，以便于相關(guān)工作人員及時(shí)了解管道周?chē)牡刭|(zhì)變化、管道變形數(shù)據(jù)等。一旦監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)超過(guò)了事先設(shè)定的安全閾值，將會(huì)自動(dòng)報(bào)警，以便于相關(guān)管理人員及時(shí)處理，保證管道運(yùn)行的安全性。

5結(jié)論

油庫(kù)作為國(guó)家發(fā)展建設(shè)中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其在人們?nèi)粘Ｉ钜约跋嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。受到原油產(chǎn)品特性的影響，其易出現(xiàn)多種危險(xiǎn)事故，可能引發(fā)嚴(yán)重的爆炸、火災(zāi)事件等，因此加強(qiáng)對(duì)油庫(kù)的安全管理就顯得尤為重要。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在油庫(kù)安全管理中的應(yīng)用則有助于使得油庫(kù)安全管理走向智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化，讓油庫(kù)各層管理人員實(shí)時(shí)掌握油庫(kù)各個(gè)環(huán)節(jié)、設(shè)備等的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油庫(kù)運(yùn)行中存在的問(wèn)題，及早發(fā)現(xiàn)油庫(kù)運(yùn)行中的安全隱患，便于相關(guān)人員及時(shí)制定有效對(duì)策，保障油庫(kù)的安全性。

目前，我國(guó)油庫(kù)安全管理中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已有一定程度的應(yīng)用，但其應(yīng)用中依然存在諸多問(wèn)題，相關(guān)研究者還需加大研究力度，構(gòu)建出完整的基于物聯(lián)網(wǎng)的油庫(kù)安全管理體系，提高油庫(kù)安全管理的工作效率，減少事故發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：張正澔，男，天津市人，工程師，碩士研究生，從事油庫(kù)管理工作。