轻质油品罐车GPS远程锁控监管系统

王明吉 陈丽楠 张 晨 张 勇 曹 文

(东北石油大学，黑龙江 大庆 163318)

轻质油品罐车主要担负着汽、柴、煤等成品油的运输任务，由于其移动性强、装卸油地点多，管理上有很大难度，存在许多漏洞，经常出现中途卸油及“跑私活”等非法现象。为此，有关部门采取了许多管理方法和技术措施，也收到了一定的成效。

轻质油品罐车曾采用的防盗油手段主要有常规锁、GPS车辆运行状态踪迹记录[1，2]及电子铅封[3]等，由于这些方法各自存在一定的缺陷，无法从根本上解决轻质油品罐车运输过程中存在的问题。常规锁尽管具有携带和使用方便、成本低等优点，但是由于钥匙易于复制、可管理性差，不易监控，很难真正防止丢油事件的发生；GPS车辆运行状态踪迹记录，只能对车辆的运行过程和状态进行管理，无法监控装卸油的具体操作过程和工作状态，发现非法现象也只能进行事后检查推测，缺乏有效依据；电子铅封，尤其是电子铅封与GPS、GSM相结合，能有效地解决常规锁和GPS车辆运行状态踪迹记录存在的问题，但仍不能对罐车装卸油阀门的启、闭进行控制，无法彻底解决丢油事件的发生。

笔者介绍了一种轻质油品罐车GPS远程锁控监管系统，它集成了GPS、GPRS、电子密码锁及微控制器等先进技术[4]，用卫星定位信息作为“软钥匙”来控制电子密码锁，使得轻质油品罐车只能在指定的地点开、关锁，一举解决了上述所有问题，从根本上杜绝了轻质油品罐车丢油事件的发生。

1 监管系统的设计思路及工作原理①

以全球卫星导航定位系统和互联网为骨架，将GPS定位信息作为移动的、无形的、不可复制的、杜绝人为因素的钥匙来控制安装在轻质油品罐车灌口和泵箱上的电子密码锁，从而实现只能在指定地点开、关锁和装卸油，这就是设计轻质油品罐车GPS远程锁控监管系统的核心思路。

该监管系统由监控中心和车载监控单元两大部分组成。在监控中心运行电子地图系统、图形化监控管理系统和数据库系统，监控车辆的位置、工作状态和历史工作记录，同时负责发布调度指令及事故处理等；在轻质油品罐车上安装车载监控单元，实现GPS数据定位和传送、控制锁控系统并监测其工作状态、监控中心控制命令的接收与执行以及报警信息的传送等功能。监控中心与车载监控单元使用GPRS进行连接和通信。

系统运行时，通过GPS实时获取罐车的位置数据，当罐车处于可以进行装、卸油操作的区域时，微控制器对相应电子密码锁发出解锁指令，允许进行装油或卸油操作。同时，微控制器实时检测电子密码锁和车辆的状态，在发生异常时通过GPRS发出报警信号。当临时改变装、卸油操作地点或增减装、卸油操作地点时，可以通过GPRS实现远程更新。系统实时记录车辆运行踪迹及各种操作，通过GPRS实时上传到监控中心，以便及时查询和处理。

2 监管系统的基本构成

2.1 监控中心

监控中心由监控管理工作站、电子地图工作站和相应的软件构成(图1)。

图1 监控中心结构示意图

监控管理工作站。它是系统的核心和管理者，由安装有监控管理软件和SQL Server数据库的高性能DELL服务器承担，通过Internet与车载监控单元通信。系统运行时，监控管理工作站负责发送指令给所有车载监控单元，并且接收所有车载监控单元回传的定位、报警数据，同时完成相应的显示、监控、分析、查询和记录工作。数据保存在数据库中，保证车辆运行数据可靠存储和查询。

电子地图工作站。运行电子地图系统，通过Internet与车载监控单元通信，使用图形化方式进行车辆的监控，实现车辆实时轨迹和状态的记录与回放。监控系统可对多目标车辆同时进行全程监控。

2.2 车载监控单元

车载监控单元[5]安装在罐车上，由主控板、GPS模块、GPRS模块、存储单元、锁控系统、语音系统板以及后备电源等部分组成(图2)。车载监控单元主要完成GPS定位数据和报警信息的传送、监控中心控制命令的接收和执行、锁控系统工作状态的检测以及电子密码开关锁。其中锁控系统包含3个分控板，分别安装在罐车的两个装油罐口和卸油泵箱上。

图2 车载监控单元结构示意图

主控板。由单片机系统构成，负责读取GPS模块发送的GPS定位数据，与装卸地点数据进行比较，当判定罐车到达装油区域内时，发送指令自动打开罐口电子密码锁，当车辆离开装油区域时，自动上锁。同时，对卸油泵箱的工作状态进行检测，当发现开关工作异常时，发送报警信息至监控中心，并通过语音系统通知车上工作人员；在罐车到达和离开卸油区域期间，对罐口进行检测，当发现开关工作异常时，发送报警信息至监控中心，并通过语音系统通知车上工作人员。在车辆运行期间，工作状态信息(开、关锁及报警情况等)都被记录到主控板上的FLASH存储器中，随后通过GPRS发送到监控中心数据库保存。

GPS模块。GPS模块负责GPS定位信息的准确获取，采用Trimble Lassen IQ12通道宽温低功耗GPS OEM模块，与主控板采用RS232接口，通过馈线外接无源天线。

GPRS模块。负责提供数据实时链路，保证最大条件下数据的可靠连通。采用SONY Ericsson GPRS移动通信专用模块，该模块自动双频，采用标准SIM卡，与主控板采用RS232接口，支持语音、FAX、SMS，可实现实时和半实时通信。该模块在主控板的控制下与监控中心连通，接收监控中心的指令，发送工况数据。

锁控系统。受主控板的控制，锁控系统进行可靠的开/关锁操作。由于该部分是在装油罐口和卸油泵箱附近安装，设计中保证按照安全防爆要求进行。在接收到开锁或关锁指令时可靠打开或关闭电子锁，同时电子锁的状态被主控板有效检测，以防被人为打开破坏。

语音系统。车载语音系统用于在工作时为操作者提供语音信息，设计采用全中文语音合成技术，操作人员进行操作(开/锁或有报警)时，都由语音播放通知。监控中心也可以通过GPRS发送语音数据到指定的车辆上，利用该子系统播放给车上人员。

后备电源系统。车载单元平时工作使用车载电瓶电源，在车载电瓶掉电或遭到人为断电时自动切换到后备电源上，同时发出电源掉电报警给车上操作者和监控中心。该后备电源能有效保证系统电源中断后正常工作3h。

3 监管系统功能、特点和技术指标

3.1 主要功能及特点

轻质油品罐车GPS远程锁控监管系统的主要功能及特点为：

a. 以运单方式设置运输车辆的合法装卸油区域，当需要临时改变或增减装、卸油地点时，可以通过GPRS实现远程更新。

b. 分权设置了3种开锁操作方式(射频卡[6]，现场操作员使用；密码锁钥匙，自动运行；紧急开锁钥匙，公司管理人员使用)，可保证在罐车运行的不同状态下打开电子密码锁。同时，对非接触射频卡进行管理发放。

c. 记录车辆运行轨迹，电子地图显示车辆运行状 ，可进行多目标同时跟踪，最多可同时跟踪50台运输车辆。

d. 当车辆在非法区域出现阀门未关或锁控失常等异常状态时，及时有效检测并上报至监控中心。同时，利用语音系统对司机或有关人员进行提示告警。

e. 当车辆遇险、发生交通意外或被劫时，驾驶人员可利用隐蔽开关向监控中心报警，以便及时处理，确保车辆和人员安全。

f. 车载监控单元采用防水、防尘、防振、防爆和宽温度设计，保证系统能够在比较恶劣的环境下可靠运行。

3.2 技术指标

经单元测试、系统测试、实际运行测试，该系统达到的技术指标为：水平方向定位精度5～8m；再次定位时间小于2s；报警响应时间小于10s；中心命令响应时间小于20s；系统通信距离为GSM网络覆盖区域；电源为9～36V(DC)；后备系统工作时间为3h；工作温度范围为-40～85℃。

4 应用实例

轻质油品罐车GPS远程锁控监管系统研制成功后，安装在大庆油田有限责任公司储运销售分公司的汽油运输罐车上，进行了3个月的试运行，经完善和改进后，于2012、2013年分别推广应用于该公司的其他汽油运输罐车上。

由于采用了全新的设计理念，融合了多项先进技术，了解轻质油品罐车装、卸油和运行状况，掌握常见的偷油方法和防范措施，因此，该系统技术先进，针对性和实用性强。另外，多台车长时间连续运行的结果证明，该系统不仅全面实现了上述功能和指标，而且工作安全、稳定、可靠，管理和升级方便，运行维护费用低，彻底杜绝了轻质油品罐车丢油事件的发生，受到使用单位的认可和高度评价。

5 结束语

轻质油品罐车GPS远程锁控监管系统不仅能够满足轻质油品罐车的监管需要，而且能够较方便地推广应用于其他物流运输车上，但其价格高和抗破坏性不强的问题仍需进一步解决，以使系统更加完善，便于推广。