成品油销售企业电子铅封系统建设的关键问题

翟建青

摘   要：成品油销售企业的油品配送过程由于承运油罐车具有高度移动性和分散性而难以实现有效监管，电子铅封系统综合利用物联网技术、GPS定位技术、移动计算技术是解决此类问题的有效办法，然而实际生产中存在油品配送范围广、运行环境复杂等问题，使得研发能够在生产环境中稳定可靠运行的系统存在一定的难度。本文总结了中国石化河北省公司电子铅封系统建设实际工作中的经验，提炼电子铅封系统研发过程中存在的关键问题进行分析阐述。

关键词：电子铅封  GPS  RFID  物联网

中图分类号：S596                                    文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）08（c）-0063-02

油品配送是成品油销售企业从事成品油批发、零售、仓储经营活动的基础工作，然而配送业务几乎全部采用公路运输的方式完成，由于承运油罐车具有高度移动性和分散性，油品配送过程暴露出的安全监管缺失现象越来越严重，在运输过程中发生的油品偷盗行为以及由于偷盗而引发的数质量及安全事故愈演愈烈。

多年来，物理铅封一直被用作保障油罐车配送安全的重要工具，但物理铅封存在结构简单、技术含量低、易于仿制的缺点，容易被不法的承运人员破解或替换。RFID无线射频识别技术出现以后，通过在铅封锁头内集成RFID芯片的办法制作射频铅封，避免了物理铅封印刷编号容易伪造的不足，在一定程度上提高了安全性，但却存在长期使用成本高、缺乏过程监督、移动手持读写器管理难度大、难以追溯等实际问题。

随着新一代信息技术的发展，综合运用自动控制技术、GPS/北斗卫星定位技术、移动无线通信技术、嵌入式计算、物联网、云计算、大数据、GIS技术等新一代信息技术，替代傳统物理铅封技术，研发油罐车成品油运输过程实时监控报警系统（简称电子铅封系统）是解决此类问题的有效手段和必然趋势。

1  电子铅封系统的组成以及典型结构

一个典型的电子铅封系统由车载系统和云端服务器系统组成。车载系统包括车载主机控制系统和电子锁系统两个部分。车载主机通常由主板、液晶屏、键盘组成，被安装在防爆隔离主机盒内。车载主机是车载系统的核心，具备较好的无线通信能力、一定的运算能力和存储能力，它通常是一个嵌入式系统（比如ARM Cortex-M内核的微控制器系统）。液晶屏用于显示车辆的状态、电子锁的状态、配送计划的信息、主机状态等。键盘用于完成驾驶员与车载主机的人-机交互，可以通过键盘输入命令完成对车载主机的操作。车载主机有两个主要功能：一方面要按照特定的应用层通信协议（基于TCP协议）完成车辆与服务器之间的双向通信和数据交换，另一方面要完成若干实时计算，包括车辆进出加油站的实时判断、调度计划的执行、电子围栏计算、装油和卸油过程控制、对车载电子锁的开/关操作控制、实时采集电子锁和球阀的状态、违规行为报警等任务。笔者总结在中国石化河北省分公司建设过程中的经验，提出如下电子铅封系统建设需要认真考虑和解决的关键问题，以飨读者。

2  电子铅封系统建设的关键问题

2.1 电子铅封系统需要以车辆调度计划管理为中心

车辆调度计划规定了油罐车在特定日期从指定的成品油储存库配送油品至一个或多个目标加油站的工作计划，其中包含车牌号、起始站、目的站、油品型号、油品数量、驾驶员等信息。车辆调度计划是成品油销售企业ERP系统、加油站销量预测系统、物流配送等多个信息系统的交汇点。

车辆调度计划是电子铅封系统设计和运行的基础和依据。由于一个调度计划规定了一辆车一次配送的工作内容，我们可以基于配送计划的执行情况划分和定义车辆的运行状态：（1）计划尚未执行;（2）计划已执行至车辆到达起始站;（3）计划已执行至车辆离开起始站;（4）计划已执行至车辆到达目的站;（5）计划已执行至车辆离开目的站（计划完成），这5个状态准确定义了车辆一次配送的完整过程。这五个状态与车辆电子锁的动作是密切相关的：车辆到达起始站，意味着司机将要进行装油操作，此时系统要打开电子锁;车辆离开起始站，意味着车辆装油操作完成，此时系统需要关闭电子锁;车辆到达目的站，意味着司机将要对车辆进行卸油操作，此时系统要关闭电子锁;车辆离开目的站，意味着司机卸油完成，此时系统要关闭电子锁。

基于以上分析，我们可以基于车辆的运行状态定义电子铅封的主要任务：是通过物联网、传感器技术、卫星定位技术实时感知车辆的状态并基于这些状态实现车载电子锁开启和关闭的自动控制。

2.2 电子铅封系统要能够克服无线通信网络的不稳定问题

由于油罐车油品配送范围广泛，而且有很多加油站位于城市远郊和偏远山区，因此如何保持车辆与服务器之间的有效网络连接是一个重要问题。电子铅封系统中车辆与服务器之间的网络连接通常需要采用TCP长连接，以保持车辆与服务器之间的实时可靠通信。车辆与服务器之间的网络连接通过运营商提供的无线数据网络完成，目前可选的有GPRS、3G、4G等，但是无论选择哪种网络，网络的稳定性和可靠性均不是绝对没问题的，特别是在边远地区，经常存在时断时续甚至没有信号的情况。在技术层面，克服网络不稳定问题可以从两个方面考虑：（1）服务器要有一个可靠的网络消息重发机制，保证服务器向某辆车发送的消息一定能够成功（消息时间有效期内）。（2）车载主机要具备在网络断开的情况下独立执行调度计划的能力。

2.3 电子铅封系统要要能保证电子锁在极端情况下的可操控性

电子铅封系统管控的往往是危化品车辆，车辆运行环境复杂多变，为了保障安全性，系统要能够保证能在极端情况（交通事故、网络失效等）下对电子锁的可操控性，由于此时车载主机与服务器的网络连接通常是断开的，无法通过服务器下发联机指令操控电子锁。可以使用密码的方式通过主机键盘交互完成操作，有两种密码方式，一种是离线控制密码，即通过电子铅封客户端软件为离线的车辆产生带时效的电子锁控制密码，由驾驶员通过车载主机键盘输入执行。另外还要设置一个由系统管理员掌握的超级密码，通过该密码可以在任何时间控制任何一辆车。

2.4 电子铅封系统要能适应调度计划的不确定性

车辆调度计划是电子铅封系统设计和运行的基础和依据，然而在计划的实际执行过程中经常由于车辆限行、加油站销量变化等原因，导致调度计划存在较大的不确定性，经常出现计划变更的情况，因此电子铅封系统需要在客户端软件中设计方便快捷的计划变更操作。另外，由于电子铅封系统中计划同时存在于车载主机、服务器和客户端中，因此需要设计可靠的计划同步机制，以保证计划在服务器、客户端、车载主机任何一方发生的改变能够迅速同步到另外两方，如果计划不能精确同步，那么会造成系统执行的紊乱。

2.5 电子铅封系统要在一定程度上抑制GPS定位误差和漂移

全球定位系统（GPS）由于天气情况、建筑物遮挡、电磁场影响等原因的存在，导致GPS定位漂移的普遍性。電子铅封系统一方面需要在电子地图中展示车辆的运行轨迹，另外，油罐车在加油站进行油品交付的时候需要使用GPS电子围栏判断车辆是否是在指定的合法地点卸油，因此如何有效抑制GPS漂移，提高定位精度也是需要解决的关键问题之一。考虑到成本不能过高，无法使用地面增强、差分定位等技术手段，可以通过在加油站安装廉价Zigbee基站以辅助定位的办法提高GPS定位的精度。

3  结语

电子铅封系统以车辆安全为基础、以防偷防盗为中心、以物流配送管理和车辆调度管理为两翼，采集刻画车辆运行的全生命周期状态并映射到数字信息系统中，通过精准的报警、完整的轨迹回放、全面的运行配送数据统计等实现成品油配送的运输优化、调度优化和管理优化，进而降低运输费用、减少运输成本、提高资金周转效率，打通油品销售、物流管理和地面运输的通道，为实现安全的油品配送和科学物流管理保驾护航。

参考文献

[1] 包先雨，徐胜林，郭云，等.基于NFC的智能防伪电子铅封系统研究[J].现代电子技术，2014，37（11）：107-110.

[2] 刘俊娥.电子封印与无线射频技术联合应用[J].电子制作，2014（17）：111.