基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控系統及方法
2023-09-23 19:03:10
專利名稱：基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控系統及方法
技術領域：
本發明涉及交通運輸技術領域，具體涉及一種基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控系統及方法。
背景技術：
國內的石油運輸行業有很大一部分企業或研究團隊以改善成品油運輸信息化水平為目標，一直在嘗試著利用RFID技術、傳感技術、視頻監控技術等等一些新興技術來實現成品油料運輸的防盜智能監控問題，取得了很多的成果，但同時也或多或少存在一些弊端。利用RFID射頻鉛封技術構建的二次物流油罐車運行監控系統的方法，雖然通過RFID電子鎖能夠實現運輸防盜，但違背了 RFID使「物品開口說話」的本質，使得這樣射頻數據包容易被輕易的截取、偽造，這樣在不需要破譯其加密方法的情況下，使得其功能失效。傳統的基於視頻監控防盜管理監控系統，利用GPRS公用數據網絡作為傳輸途徑，使得其運行資費巨大，並且實時視頻監控的特性本身也需要專門的人員進行看守，判定情況、發現問題，其智能化水平不高。利用傳感器實時監控油液面的狀態的方法，在精度方面很難達到要求，因為實時油液面的監測對液位傳感器的測量精度要求很高，再加上油品運送過程中，油液面受到液面波動、物理屬性的變化、當地重力加速度的影響，導致傳感器實時監控油液面的方式也很難達到較好的效果。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是:解決上述現有技術存在的問題，而提供一種基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控系統及方法，通過一系列技術手段，面向「盜油防控」、「快速反應」和「有效舉證」三個層面，逐層對成品油的運輸過程實施智能監控，能夠在不影響運輸業務的前提下，最大限度的對油料進行有效的防護和監控。本發明採用的技術方案是:這種基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控系統，包括油品狀態監控傳感器組、具有工業級處理和存儲能力的運輸工具智能終端、無線發送模塊、調度監控中心，油品狀態監控傳感器組輸出油品狀態信息連接至運輸工具智能終端，運輸工具智能終端對油品狀態信息進行融合、處理、判斷、存儲和調度後，連接至無線發送模塊，無線發送模塊與調度監控中心無線通信連接。上述技術方案中，所述的油品狀態監控傳感器組包括溫度傳感器、密度傳感器、壓力傳感器和加速度傳感器。上述技術方案中，所述的運輸工具智能終端還連接有本地時鐘模塊。上述技術方案中，所述的無線發送模塊包括有視頻板和天線。上述技術方案中，所述的調度監控中心包括有計算中心和監控中心。本發明的基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控方法為:油品狀態監控傳感器組安裝在成品油運輸工具的油罐內或油罐上，油品狀態監控傳感器組輸出油品的溫度、密度、壓力、加速度等狀態信息連接至運輸工具智能終端，運輸工具智能終端首先進行多模態感知信號融合，然後進行油料狀態信息處理與異常判斷，最後進行智能終端本地存儲和異常信息發送調度；一旦存在油品狀態異常或通過預測得到油品存在異常的隱患，立即發送警報信息經無線發送模塊無線通信至調度監控中心，快速反應，並回傳指令經無線發送模塊至運輸工具智能終端。系統工作過程如下:本發明的油料物理狀態傳感器組對運輸工具油罐內的油品物理信息如溫度、密度、壓力、加速度等進行實時監控並進行本地存儲。一旦出現油品狀態異常或通過預測得到油品存在異常的隱患，立即發送警報信息給調度監控中心。本發明通過具有工業級處理和存儲能力的運輸工具智能終端、多傳感器的油料物理狀態監控設備以及監控信息同步和異步傳輸等一系列技術手段，面向「盜油防控」、「快速反應」和「有效舉證」三個層面，逐層對成品油的運輸過程實施智能監控，能夠在不影響運輸業務的前提下，最大限度的對油料狀況進行有效的防護和監控。
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圖1為本發明系統結構原理示意 圖2為油品狀態監控傳感器組模塊方法原理圖。
具體實施方式
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參見圖1、圖2，本發明的基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控系統，包括油品狀態監控傳感器組、具有工業級處理和存儲能力的運輸工具智能終端、無線發送模塊、調度監控中心，油品狀態監控傳感器組輸出油品狀態信息連接至運輸工具智能終端，運輸工具智能終端對油品狀態信息進行融合、處理、判斷、存儲和調度後，連接至無線發送模塊，無線發送模塊與調度監控中心無線通信連接，所述的油品狀態監控傳感器組包括溫度傳感器、密度傳感器、壓力傳感器和加速度傳感器，所述的運輸工具智能終端還連接有本地時鐘模塊，所述的無線發送模塊包括有視頻板和天線，所述的調度監控中心包括有計算中心和監控中心。下面對本發明的具體實施作進一步詳細說明:
(一)系統總體方案
1、工業級智能終端
完成嚴苛環境下的運輸任務而設計的高工業等級智能終端，密封性達到防塵防水標準，在-15飛(TC下能持久穩定工作，9 30V寬壓電源輸入模式及高強度抗震設計。規格要求:
(1)無風扇全招壓鑄外殼散熱設計；
(2)大容量存儲(存儲容量>1TB);
(3)符合防塵防水標準；
(4)支持9-30V寬電壓直流輸入；
(5)適應-15飛(TC寬溫環境；
(6)無線擴展性能WiFi, GPS, WCDMA/EDGE/GPRS ；
(7)VESA標準固定安裝； (8)通過工業部相關新規認證；
(9)通過3C認證,防爆認證。
2、油品狀態監測傳感器
選用的油品狀態監測傳感能直接並同時測量流體的粘度、密度、介電常數和溫度。依靠專利的音叉技術，傳感器可以檢測到諸如發動機潤滑油、燃油、傳動油、剎車液、液壓油和齒輪油、冷凍液和溶劑等的流體的多個物理屬性間的直接和動態的關係，從而來確定這些流體的滯留、狀態和汙染情況。這種多參數的分析能力改善了流體特性的運算法則。規格要求:
(1)實時的在線檢測:粘度、密度、介電常數、溫度；
(2)每2分鐘採集一個樣品檢測，支持30天以上的數據記錄，取樣頻率可編程定製；
(3)多種主接口:RS-232或者標準CAN;Modbus32協議；
(4)防護等級IP68；
(5)運行電壓:12V;
(6)防過熱保護；(+125°C)自動關閉；
(7)實時計時，電池充電。3、計算中心
計算中心是帶有大容量存儲功能的伺服器或計算機，主要用於傳感數據、視頻監控數據、異常報警數據的存儲、管理和對數據的處理以及對異常事件的判斷和相應的調度策略。計算中心採用高性能伺服器機，如IBM power 570系列伺服器，第一個構建模塊包含兩顆或四顆3.5、4.2或4.7 GHz的P0WER6處理器內核；其他所有模塊均包含四顆內核，2 GB 到 48 GB 的 667 MHz DDR2 內存；或 16 GB 到 96 GB 的 533 MHz DDR2 內存；或32 GB到192 GB的400 MHz DDR2內存，六個SAS硬碟位；作業系統使用Window2003 Server04、監控中心
監控中心由一個或多個顯示器、投影儀組成，其功能主要用於輸出計算中心的處理後得到的運輸工具視頻監控設備捕獲的圖像和視頻信號。(二)系統部署方案
卸油點:將若干張射頻開鎖卡分配給各個卸油點的卸油人員，每個人擁有一張具有獨立ID的射頻卡，只有這些卡能夠打開射頻智能門禁，並且智能門禁能夠根據不同的卡開鎖情況進行記錄。運油運輸工具:每一個運油運輸工具的進出油處，都安裝了一個智能門禁，只有發放的射頻卡才能打開。運油運輸工具安裝有GPS定位模塊和時鐘模塊，能夠實時的獲取視頻信息或開鎖信息對應的時間和運輸工具位置信息。同時，運輸工具綜合帶寬、攝像頭距離、攝像頭數量等一系列因素，在駕駛室安裝一組監控設備，在油罐的不同角度安裝三組監控設備，保證在沒有監控死角的情況下使設備數量和通信帶寬最小。(三)油料狀態實時監控技術
通過部署溫度、密度以及濁度等智能傳感器，得到傳感器的感知信息，使之能夠精確的描述油料的實時物理特性，計算油品的安全係數，對油品安全狀況進行有效判斷；在此基礎上，結合運輸工具運行的速度、加速度等行駛信息，預測油品可能出現的安全隱患，並作出快速的反應和應對措施。1、油品狀態實時監控設_時刻得到的油品的屬性為一個_維向量=Hui為油
品的圖個物理屬性。那麼，可以根據預先的設定，確定油品安全係數的計算公式:C-=EZ(U1),其中
/為第I個物理屬性對安全係數的影響函數,Ifl為第I個物理屬性對安全係數的影響因子，由此可以實時的計算f時刻油品的安全係數若預期的安全係數閾值為G#,當c,>c 時,
系統將立刻發送安全報警信息，對油品的安全狀況實施有效監測。2、油品安全隱患預測
有的時候，可能在f時刻油品的狀態良好，但由於運輸工具運行過快，轉彎半徑過小等一系列形成因素，是油品的安全存在隱患。這時就需要結合運輸工具的運輸信息，對油品安全進行預測。假設運輸工具的行行駛信息為一個I*維向量^=
為運輸工具的Il個行駛信肩、屬性。那麼可以根據此時刻的安全係數和行駛信息向量，設定預測計算公式=綱 ,對|+|時刻油品的安全係數進行預測，有效的消除運輸工具行駛過程中油品的安全隱患。`
權利要求
1.一種基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控系統，其特徵在於:包括油品狀態監控傳感器組、具有工業級處理和存儲能力的運輸工具智能終端、無線發送模塊、調度監控中心，油品狀態監控傳感器組輸出油品狀態信息連接至運輸工具智能終端，運輸工具智能終端對油品狀態信息進行融合、處理、判斷、存儲和調度後，連接至無線發送模塊，無線發送模塊與調度監控中心無線通信連接。
2.根據權利要求1所述的基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控系統，其特徵在於:所述的油品狀態監控傳感器組包括溫度傳感器、密度傳感器、壓力傳感器和加速度傳感器。
3.根據權利要求1所述的基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控系統，其特徵在於:所述的運輸工具智能終端還連接有本地時鐘模塊。
4.根據權利要求1所述的基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控系統，其特徵在於:所述的無線發送模塊包括有視頻板和天線。
5.根據權利要求1所述的基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控系統，其特徵在於:所述的調度監控中心包括有計算中心和監控中心。
6.一種基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控方法，其特徵在於:油品狀態監控傳感器組安裝在成品油運輸工具的油罐內或油罐上，油品狀態監控傳感器組輸出油品的溫度、密度、壓力、加速度等狀態信息連接至運輸工具智能終端，運輸工具智能終端首先進行多模態感知信號融合，然後進行油料狀態信息處理與異常判斷，最後進行智能終端本地存儲和異常信息發送調度；一旦存在油品狀態異常或通過預測得到油品存在異常的隱患，立即發送警報信息經無線發送模塊無線通信至調度監控中心，快速反應，並回傳指令經無線發送模塊至運輸工具智能終端。
全文摘要
一種基於物聯網的成品油運輸油品狀態智能監控系統及方法，包括油品狀態監控傳感器組、具有工業級處理和存儲能力的運輸工具智能終端、無線發送模塊、調度監控中心，油品狀態監控傳感器組輸出油品狀態信息連接至運輸工具智能終端，運輸工具智能終端對油品狀態信息進行融合、處理、判斷、存儲和調度後，連接至無線發送模塊，無線發送模塊與調度監控中心無線通信連接。本發明通過一系列技術手段，面向「盜油防控」、「快速反應」和「有效舉證」三個層面，逐層對成品油的運輸過程實施智能監控，能夠在不影響運輸業務的前提下，最大限度的對油料狀況進行有效的防護和監控。
文檔編號G05B19/418GK103163848SQ20111042010
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者江歷 申請人:長沙市啟仁信息技術有限公司