海洋石油后勤支持码头物联网服务平台设计与应用

王 颖，王爱民，桑雅静

（中海油能源物流有限公司 天津 300450）

0 引 言

为提升海上石油后勤保障支持的效率和保障码头作业的安全、可靠性，利用信息化、智能化技术实现智能化港口码头，物联网的加入可以极大地节省人力成本、提高工作效率、解决传统码头的诸多难点［1］。后勤支持码头园区是一个有机的整体，传统业务涵盖海上后勤支持加水、接电、装卸、输灰、加油、靠泊等和人、车、船、货物、工机具、承载具等的作业及安全管理，数据接入方式及时效性不同，让不同的数据有机形成联动，通过建设物联网服务平台可为码头园区的业务运行运转提供全方位的平台支持。物联网服务平台能够通过物联网的多种接入方式实现远程物联对象数据的监控、传输、存储和管理。利用各种网络将分散、独立的物联对象采集点进行联网，为不同的用户提供一个统一接入、分布存储、分级管理、多种模式应用、资源共享的物联网服务。

1 后勤支持码头业务特点

海洋石油后勤支持码头主要服务对象为海上石油平台，通过船舶运输方式为其生产、生活提供必备的物资支持。在码头园区主要集中有船舶靠泊、码头船舶加油、码头船舶加水、输灰作业、码头物资装卸等工作，在园区内具有各种作业车辆、装卸车辆、人员、其他智能化数据采集等功能。

2 后勤支持码头物联网服务平台架构设计

与传统的物联网服务平台的概念一致，由设备接入层、数据接入层、业务实现层、业务开放层组成，每层又由以下的功能模块来实现各自的功能：以信息处理融合服务为核心框架，增加 RFID、北斗、传感器、视频等信息传感设备，通过实时采集连接、监控、互动的物品或过程的信息进行信息交换和通信，实现物与物、物与人的连接，达到智能化感知、识别和管理的目的［2］。

2.1 总体技术架构

物联网服务平台是一个应用型平台，平台设计采用服务分层，详见图1。在经典的 3 层（接入层、业务层和应用层）后台服务架构中， 3 层划分的原则就是同层次的系统专注处理自己的事情。接入层专注于处理前端和后台服务的接入连通、安全认证和数据转发，技术构架设计有数据接入层、设备接入层。业务层专注于处理不同业务的无状态逻辑服务，分业务开放，将对数据汇总到具体的业务实现和管理方面。应用层专注于处理业务数据的管理和应用分析，聚焦具有行业特点的应用。各个层次能够依据业务特点专注于自己的事情，提高系统复用性和降低业务间的耦合性。微服务架构使得每个服务简单，接口清晰， 从而提高了可拓展性。

图1 后勤支持码头物联网服务平台总体技术架构Fig.1 Overall technical architecture of IOT service platform for logistics support wharf

2.2 物联网数据采集融合服务设计

依托物联网采集基础网络，对海油已有典型设备制定统一的对接、管控标准，包括标准化的设备鉴权认证、无线连接及网络质量的统计分析、网络运行状态的分析诊断、各类事件的监控预警。提供2 / 3 / 4 /5G、NB-IoT、LoRa等不同网络设备接入方案，解决企业异构网络设备接入管理痛点；提供 MQTT、 CoAP等多种协议的设备 SDK，既满足长连接的实时性需求，也满足短连接的低功耗需求；提供云—云对接服务，支持各单位基于现存多种平台进行设备接入［3］，详见表1。

表1 设备接入方式Tab.1 Equipment access mode

需要将后勤码头内所有设施进行状态信息采集，故数据种类复杂，数量庞杂，通过定义的不同属性来进行管理，以此来提高物联网服务平台的可用性。现场环境监控设备、现场作业大型机械设备和重点传感设备，按照其服务对象的不同分为人员监管设备、环境监控设备和设备机器设备。对现场设备的准确划分可以在物联网架构设计中体现，可以使物联网整体功能完善［4］。对接入物联网服务平台的设备进行管理，包括设备注册、上线、状态监控、固件更新、设备注销等生命周期的管理，并允许设备厂商在物联网服务平台定义并部署各种不同功能的设备。

2.3 物联网服务平台功能设计

2.3.1 AI设备识别

根据AI设备和超速逆行监测、劳保穿戴、垃圾乱投放、漏液监测、感温感烟、可燃气体监测、吸烟监测等设备的监测功能，设计智能园区平台对感知设备的支持，完成设备的监控管理和设备数据的接入、解析及展示，与园区管理结合起来，应用智能设备实时全天候的监视能力和预判能力，通过对园区平台的分析和综合管理，提升响应速度，以最大化地杜绝安全隐患发生，降低因监管能力不足而发生的损失，实现自动化实时化的园区管理［5］。

2.3.2 能耗监控

包括智能水表和配电系统两方面，通过水电的智能化代替了传统的人工抄表工作，使得园区的能耗数据实时、透明、准确。园区平台维护着各企业单位信息，再与收集上报的能耗数据匹配，可以按时间周期（日、月、年）的维度分析各企业单位用水、用电情况，对异常能耗及时警报、及时处理。

2.3.3 消防监控

系统集成现有的消防系统包含消防系统中的各类设备、设备发生警报类型、所属区域坐标等。完成集成后，园区平台实时展示消防系统状态，包括设备状态、运行状态、告警状态等，同时纳入应急处置流程中。

2.3.4 车行人行管控

出入园管控实现智能识别，自动放行与临时登记。

2.3.5 集港管理

接入集港系统的安排好的入园车辆，信息包括入园日期、车辆信息、司机信息、拜访企业、对接人员、事由、停靠区域等。

2.3.6 一张图集成二三维功能

一张图集成园内各类管理数据信息，起到实时监控园区安全隐患监测、识别、报警及处置的全流程管理，同时提供历史数据查询、统计及分析。

3 平台系统应用效果

根据中海油行业特点和业务分布在中国沿海的特点，本平台建成后采用联动型部署应用模式，研究过程中涉及到智能后勤支持码头管理平台基础组件、智能后勤支持码头物联网平台基础组件、智能后勤支持码头管理系统、APP 开发及其与智能后勤支持码头系统密切交互的设备等，最终形成可复制的、具备海洋石油后勤基地产业特色的智能后勤支持码头综合管理系统，以利全面提升公司所属四海海洋石油后勤保障基地园区智能感知能力，增强后勤支持码头经营及安全管控手段，详见图2。

图2 联动型平台部署应用模式Fig.2 Application mode of linkage platform deployment

根据海洋石油供应链保障的特点，打造具有海洋石油产业特色的数字化、智能化海洋石油后勤保障基地，覆盖整个园区日常生产、经营的智能综合管理平台，大幅促进园区管理及管控手段提升，详见图3。

图3 业务覆盖管控效果Fig.3 Business coverage control effect

充分利用NB-IOT、移动专网通信网络等多种网络互连，充分实现物与物、物与人、人与人的各种互连，进而实现泛在、融合、智能的网络。通过各种智能化、信息化应用为园区企业及内部员工提供周到、方便、安全、贴心的信息化服务，充分有效地聚集人才，促使后勤支持码头成为一个智能聚集地［6］。

4 结 语

海洋石油后勤保障码头物联网服务平台实现了对海洋石油码头已建物联网设备的集中统一管理，加强了后勤支持码头运营数据、信息资源的统一管理和应用，可满足企业对数据进行深层次的挖掘和“加工”需求［7］。通过使用物联网平台，解决了各业务公司信息系统之间数据孤岛问题，为促进作业管理水平的提升、减少员工的工作量发挥了很好的作用，有效提升了业务管理能力和作业效率，为保障海上石油的安全生产打下了坚实的基础。■