摘   要: 針對(duì)油庫(kù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)以及油庫(kù)安全事故致因的分析,引入防爆PDA、3G通信、RFID等物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)計(jì)算最新信息技術(shù),構(gòu)建了一個(gè)油庫(kù)安全管理信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)油庫(kù)相關(guān)業(yè)務(wù)開(kāi)展過(guò)程的監(jiān)控與跟蹤,。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在兩家油庫(kù)運(yùn)行了8個(gè)月,對(duì)油庫(kù)安全管理提供了良好的支撐。
關(guān)鍵詞: 油庫(kù); 安全管理; 物聯(lián)網(wǎng); 信息系統(tǒng)

    油庫(kù)是用來(lái)存儲(chǔ)油料的工業(yè)設(shè)施,由于石油易燃,、易爆,、易揮發(fā)的特點(diǎn),油庫(kù)很容易發(fā)生火災(zāi)爆炸等安全事故,從而給人民生活、社會(huì)財(cái)產(chǎn)造成巨大損失,。據(jù)統(tǒng)計(jì),近20年間,我國(guó)銷(xiāo)售系統(tǒng)成品油庫(kù)共發(fā)生較大事故600次,致使310人死亡,、630人傷殘,損失油品近5萬(wàn)噸,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2 500萬(wàn)元[1]。
    大量統(tǒng)計(jì)資料表明,在各行業(yè)安全事故中,，由于人的行為失誤而導(dǎo)致的事故占主導(dǎo)地位（94%）,而物的不安全條件占次要地位（6%）[2],。經(jīng)過(guò)對(duì)大量油庫(kù)事故的研究發(fā)現(xiàn),影響油庫(kù)安全的因素有人的行為、物的狀態(tài),、環(huán)境,、管理狀況等4大因素,其中人的行為占支配地位[3]。研究表明,在油庫(kù)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)活動(dòng)中都存在人的不安全行為,例如：?jiǎn)T工在收發(fā)油過(guò)程中不遵循操作卡要求執(zhí)行作業(yè),管理人員在作業(yè)許可的現(xiàn)場(chǎng)審批環(huán)節(jié)不到施工現(xiàn)場(chǎng)審核,基層員工不到現(xiàn)場(chǎng)巡檢并且隨意編造巡檢結(jié)果,。這些違規(guī)行為對(duì)油庫(kù)安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅,但傳統(tǒng)管理手段又無(wú)法對(duì)比進(jìn)行監(jiān)督,因而成為了管理上的難題,。
    物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是近年來(lái)廣受關(guān)注的一項(xiàng)新的信息技術(shù),它的目標(biāo)是通過(guò)無(wú)線通信等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的互聯(lián)互通,。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)延伸了人對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的感知和控制能力, 能夠在油庫(kù)安全管理中發(fā)揮重要的輔助作用,。
1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
    2005年ITU發(fā)布報(bào)告[4],指出信息與通信技術(shù)的目標(biāo)已經(jīng)從滿(mǎn)足人與人之間的溝通發(fā)展到實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的連接,。物聯(lián)網(wǎng)使人們?cè)谛畔⑴c通信技術(shù)的世界里獲得一個(gè)新的溝通維度,將任何時(shí)間,、任何地點(diǎn)連接任何人,擴(kuò)展到連接任何物品,萬(wàn)物的連接就形成了物聯(lián)網(wǎng)。
　　由于大大擴(kuò)展了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通范圍和能力,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景,。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入產(chǎn)品管理[5],覆蓋了從產(chǎn)品設(shè)計(jì),、原材料采購(gòu),、生產(chǎn)、庫(kù)存,、運(yùn)輸,、銷(xiāo)售到售后處理等各個(gè)環(huán)節(jié),使得產(chǎn)品的整個(gè)生命周期都可追蹤和可監(jiān)控,大大增強(qiáng)了對(duì)產(chǎn)品的管理控制能力。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療健康,、智能家居,、智能博物館等許多領(lǐng)域[6]都取得了較好的應(yīng)用效果。
2 系統(tǒng)概述
    根據(jù)前文所述,油庫(kù)安全事故最大的誘因是人的不安全行為,。要分析油庫(kù)中人的不安全行為,首先要理解油庫(kù)涉及的業(yè)務(wù)活動(dòng),。根據(jù)在中國(guó)石油東北銷(xiāo)售分公司南京三江口油庫(kù)、寧波北侖油庫(kù)的調(diào)研,油庫(kù)涉及到的作業(yè)可以分為常規(guī)作業(yè)和非常規(guī)作業(yè)兩類(lèi),。常規(guī)作業(yè)即日常的油庫(kù)生產(chǎn)業(yè)務(wù),主要包括收油作業(yè),、發(fā)油作業(yè)、倒罐作業(yè),。非常規(guī)作業(yè)主要是指高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè),包括動(dòng)火,、臨時(shí)用電等作業(yè)。
    基于對(duì)油庫(kù)安全事故致因和油庫(kù)日常業(yè)務(wù)的分析,本系統(tǒng)從作業(yè)許可管理,、常規(guī)作業(yè)運(yùn)行操作管理以及巡檢管理三個(gè)方面來(lái)加強(qiáng)油庫(kù)安全管理,。
2.1 常規(guī)作業(yè)操作監(jiān)控
    常規(guī)作業(yè)是油庫(kù)最常見(jiàn)的業(yè)務(wù),通常每個(gè)油庫(kù)每天都要執(zhí)行多次常規(guī)作業(yè),因此常規(guī)作業(yè)是安全管理的主要內(nèi)容。一個(gè)常規(guī)作業(yè)通常包括調(diào)度員,、儲(chǔ)運(yùn),、司泵、計(jì)量,、化驗(yàn)等崗位,其中調(diào)度員負(fù)責(zé)制定作業(yè)計(jì)劃,儲(chǔ)運(yùn)負(fù)責(zé)與來(lái)船（車(chē)）溝通,司泵負(fù)責(zé)輸油管線的檢查,、打開(kāi)和關(guān)閉,計(jì)量負(fù)責(zé)測(cè)量來(lái)油（付油）數(shù)量,化驗(yàn)崗負(fù)責(zé)檢測(cè)來(lái)油質(zhì)量。
    按照油庫(kù)管理規(guī)定,開(kāi)展一次作業(yè)之前,調(diào)度員首先制定作業(yè)計(jì)劃,并報(bào)油庫(kù)領(lǐng)導(dǎo)審批,。審批通過(guò)之后,作業(yè)計(jì)劃下發(fā)到參與該作業(yè)的各崗位人員,。為了加強(qiáng)安全管理,油庫(kù)針對(duì)不同作業(yè)為各崗位人員制定了相應(yīng)的操作卡,規(guī)定了各項(xiàng)業(yè)務(wù)中各崗位人員的作業(yè)操作步驟和注意事項(xiàng)。作業(yè)開(kāi)始之后,各崗位人員按照紙質(zhì)操作卡規(guī)定逐步操作,并在操作卡上逐項(xiàng)確認(rèn)操作結(jié)果,。
    但在實(shí)際業(yè)務(wù)開(kāi)展中,員工往往無(wú)視操作卡規(guī)定,按照個(gè)人意愿隨意操作,并在事后編造合規(guī)的操作記錄,。針對(duì)這種情況,本系統(tǒng)引入了防爆PDA。在作業(yè)開(kāi)展過(guò)程中,各崗位人員攜帶防爆PDA到現(xiàn)場(chǎng),通過(guò)3G通信信道下載本崗位對(duì)應(yīng)的操作卡;然后按照操作卡逐項(xiàng)作業(yè),并在PDA上逐步確認(rèn);PDA將確認(rèn)結(jié)果通過(guò)3G通信信道即時(shí)傳送到系統(tǒng)的后臺(tái)服務(wù)器;服務(wù)器將記錄各崗位人員每一步操作的時(shí)間和結(jié)果,。因此處于中控室的調(diào)度員和辦公室的領(lǐng)導(dǎo)能夠通過(guò)系統(tǒng)對(duì)作業(yè)開(kāi)展過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,確保各崗位人員嚴(yán)格按照操作卡實(shí)施作業(yè),。
2.2 作業(yè)許可管理
    雖然油庫(kù)中的非常規(guī)作業(yè)不像常規(guī)作業(yè)那樣頻繁,但是非常規(guī)作業(yè)都是高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè),極易引發(fā)安全事故,也是安全管理工作的重點(diǎn)。
    按照安全管理規(guī)定,，油庫(kù)非常規(guī)作業(yè)執(zhí)行作業(yè)許可制度,。非常規(guī)作業(yè)開(kāi)展之前首先要提交關(guān)于作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的防控措施等內(nèi)容的書(shū)面分析材料,進(jìn)行作業(yè)許可申請(qǐng)；安全管理人員對(duì)書(shū)面材料進(jìn)行審查,通過(guò)之后作業(yè)負(fù)責(zé)人進(jìn)行作業(yè)準(zhǔn)備。具備作業(yè)條件之后,安全管理人員需要到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng),對(duì)照之前通過(guò)審查的書(shū)面材料,逐項(xiàng)確認(rèn)風(fēng)險(xiǎn)防控措施已經(jīng)落實(shí)就位,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)審批?，F(xiàn)場(chǎng)審批通過(guò)之后,才可以開(kāi)展作業(yè),。
    在實(shí)際工作過(guò)程中,存在安全管理人員在現(xiàn)場(chǎng)審批環(huán)節(jié)偷懶、直接在辦公室審批作業(yè)許可的現(xiàn)象,。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)審批是作業(yè)許可管理最關(guān)鍵的一環(huán),這種違規(guī)行為嚴(yán)重削弱了安全管理的效果,。為了杜絕這種現(xiàn)象,在本系統(tǒng)中進(jìn)行作業(yè)許可現(xiàn)場(chǎng)核查時(shí),審批人攜帶PDA到審批現(xiàn)場(chǎng),先通過(guò)3G信道下載待審批作業(yè)的書(shū)面材料詳細(xì)信息;然后通過(guò)PDA內(nèi)置的RFID讀卡器讀固定安裝在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的RFID標(biāo)簽,在PDA上對(duì)作業(yè)條件進(jìn)行逐項(xiàng)確認(rèn),并最終審批作業(yè)許可。PDA讀取的RFID標(biāo)簽ID信息和審批人的逐項(xiàng)確認(rèn)結(jié)果都會(huì)被即時(shí)發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器,這些信息以及每次操作對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳都將會(huì)被保存在服務(wù)器上,。因此,作業(yè)許可審批的整理過(guò)程在系統(tǒng)中都是可追蹤的,。
2.3 巡檢管理
    巡檢管理是油庫(kù)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)罐、管線等關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施狀態(tài)異常的主要手段,是油庫(kù)安全管理的重要一環(huán),。根據(jù)安全管理規(guī)定,油庫(kù)需要執(zhí)行班組日巡檢,、油庫(kù)周檢查和公司月檢查。但在實(shí)際工作中,巡檢人員有時(shí)偷懶不到現(xiàn)場(chǎng)巡檢并編造巡檢結(jié)果,。
    為了封堵管理漏洞,首先在油庫(kù)的各巡檢點(diǎn)固定部署RFID標(biāo)簽;員工每次巡檢時(shí),攜帶PDA讀巡檢點(diǎn)的RFID標(biāo)簽,然后在PDA上填寫(xiě)巡檢狀態(tài);PDA通過(guò)3G通信信道即時(shí)將標(biāo)簽ID和巡檢結(jié)果上傳到后臺(tái)服務(wù)器,這些信息和對(duì)應(yīng)的操作時(shí)間戳都將被保存在服務(wù)器上,。因此,每次巡檢過(guò)程在系統(tǒng)中都是可追溯的。
3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
3.1 體系架構(gòu)
    基于物聯(lián)網(wǎng)的油庫(kù)安全管理信息系統(tǒng)的體系架構(gòu)可以分為3個(gè)層次:感知延伸層,、通信層,、應(yīng)用層,如圖1所示。

    感知延伸層包括部署在油庫(kù)各非常規(guī)作業(yè)場(chǎng)所的RFID標(biāo)簽,、部署在各巡檢點(diǎn)的RFID標(biāo)簽,以及用戶(hù)作業(yè)時(shí)攜帶的防爆PDA。RFID標(biāo)簽和PDA標(biāo)識(shí)了作業(yè)場(chǎng)所和巡檢設(shè)備這些“物”,。
    通信層的作用是連接作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的“物”與系統(tǒng)用戶(hù)?，F(xiàn)場(chǎng)收集的數(shù)據(jù)通過(guò)3G通信信道即時(shí)發(fā)送到因特網(wǎng),然后VPN路由器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到位于企業(yè)內(nèi)網(wǎng)上的系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)器。
    系統(tǒng)采用了北京旋極信息技術(shù)有限公司的HR-7000防爆PDA,這款PDA搭載了Intel XScale 270處理器,內(nèi)置64 MB Flash,128 MB DRAM,支持WCDMA通信協(xié)議,。HR-7000內(nèi)置了1個(gè)RFID讀卡芯片,其工作頻率為13.56 MHz,支持ISO14443A/B和ISO 15693標(biāo)準(zhǔn),。HR-7000通過(guò)了石油和化學(xué)工業(yè)防爆電器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的認(rèn)證,防爆標(biāo)志Exib II BT3,能夠在防爆1區(qū)使用。由于油庫(kù)內(nèi)僅儲(chǔ)罐內(nèi)部為防爆0區(qū),因此HR-7000幾乎能在油庫(kù)所有區(qū)域使用,。HR-7000運(yùn)行Windows CE 5.0操作系統(tǒng),并安裝了筆者開(kāi)發(fā)的業(yè)務(wù)管理程序,。
    系統(tǒng)采用了北京蘭德華電子技術(shù)有限公司的EM RFID標(biāo)簽。該款標(biāo)簽工作頻率為13.56 MHz,符合ISO 15693標(biāo)準(zhǔn),，能夠防水,、防震、防金屬,、防高低溫,，且能夠長(zhǎng)時(shí)間在戶(hù)外工作,適合油庫(kù)管理需求。
3.2 軟件架構(gòu)
    基于物聯(lián)網(wǎng)的油庫(kù)安全管理信息系統(tǒng)軟件采取了SOA架構(gòu),從下至上分為4層:數(shù)據(jù)層,、服務(wù)層,、業(yè)務(wù)層、展示層,如圖2所示。其中數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和文件系統(tǒng),用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)業(yè)務(wù)和配置相關(guān)的數(shù)據(jù),。系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Oracle關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中,而支撐系統(tǒng)運(yùn)行的配置數(shù)據(jù),因?yàn)檎Z(yǔ)義性較強(qiáng),采取了XML格式存儲(chǔ),。

    服務(wù)層提供公用的服務(wù),用以支撐其上的業(yè)務(wù)層,包括報(bào)表工具、組織機(jī)構(gòu),、系統(tǒng)菜單,、用戶(hù)管理和日志等模塊。這些模塊以Web服務(wù)的形式對(duì)業(yè)務(wù)層模塊提供服務(wù),保證了模塊之間的松耦合和軟件的高重用性,。其中,，報(bào)表工作模塊提供了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和可視化功能;組織機(jī)構(gòu)模塊負(fù)責(zé)對(duì)使用系統(tǒng)的各級(jí)單位進(jìn)行增刪改查;系統(tǒng)菜單包括對(duì)系統(tǒng)功能菜單和其他系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的配置功能;用戶(hù)管理負(fù)責(zé)系統(tǒng)用戶(hù)認(rèn)證和權(quán)限控制;日志模塊則實(shí)現(xiàn)了支持在線配置的分級(jí)的日志功能。
    業(yè)務(wù)層實(shí)現(xiàn)了作業(yè)許可,、常規(guī)作業(yè)運(yùn)行操作管理和巡檢管理三項(xiàng)系統(tǒng)的主體功能,相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)在第2節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)介紹,。
    展示層提供系統(tǒng)的用戶(hù)接口,包括主體功能界面、考核統(tǒng)計(jì)界面和PDA展示接口等模塊,。展示層通過(guò)統(tǒng)計(jì)報(bào)表,、可視化等技術(shù)提供了簡(jiǎn)潔優(yōu)雅的操作接口。
4 應(yīng)用效果
    本設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的油庫(kù)安全管理信息系統(tǒng)已經(jīng)在中國(guó)石油東北銷(xiāo)售分公司的南京三江口油庫(kù)和寧波北侖油庫(kù)上線運(yùn)行了8個(gè)月,共使用了24臺(tái)防爆PDA和大約100個(gè)RFID標(biāo)簽,目前已積累了20條作業(yè)許可數(shù)據(jù),、472條常規(guī)作業(yè)記錄,。本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,對(duì)油庫(kù)安全管理提供了良好的支撐。中國(guó)石油東北銷(xiāo)售分公司已經(jīng)決定在公司其他油庫(kù)推廣本系統(tǒng),。
    目前國(guó)內(nèi)企業(yè)和政府共有油庫(kù)數(shù)千座,本系統(tǒng)對(duì)這些油庫(kù)的安全管理能夠起到相同的支撐作用,因此具有廣闊的應(yīng)用前景,。
    本文介紹了一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的油庫(kù)安全管理信息系統(tǒng),該系統(tǒng)通過(guò)引入防爆PDA、3G通信,、RFID等物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)計(jì)算最新信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)油庫(kù)相關(guān)業(yè)務(wù)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控,。該系統(tǒng)具備以下特點(diǎn):(1)利用RFID標(biāo)簽和防爆PDA等設(shè)備,杜絕以往在辦公室進(jìn)行許可現(xiàn)場(chǎng)審批的違規(guī)行為;(2)利用物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信技術(shù)確保油庫(kù)常規(guī)作業(yè)嚴(yán)格按照操作卡規(guī)定開(kāi)展;(3)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用確保巡檢任務(wù)按時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行。
    基于本系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn),下一步將探索在更復(fù)雜的石油石化環(huán)境(例如在油田和煉化企業(yè)的安全生產(chǎn)管理)中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持安全管理的方式,。
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