基于IC卡技術(shù)的油料運(yùn)輸管理系統(tǒng)的開發(fā)

文章出處：http://botanicstilllife.com 作者： 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2012年03月20日

    摘要：為了實(shí)現(xiàn)油田油料運(yùn)輸過程的數(shù)字化管理，從集油站生產(chǎn)管理實(shí)際出發(fā)，在研究油料運(yùn)輸管理系統(tǒng)應(yīng)具有功能及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了基于 IC卡技術(shù)的油料運(yùn)輸管理系統(tǒng)的解決方案，論述了系統(tǒng)硬件設(shè)備的電路設(shè)計(jì)。實(shí)踐表明，該方案達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。
    關(guān)鍵詞：油料運(yùn)輸；集油站；數(shù)字化管理； IC卡技術(shù)；

    1 引言

    集油站在石油生產(chǎn)中處于生產(chǎn)和加工的重要連接點(diǎn)，承擔(dān)著石油原液的集中存儲(chǔ)、沉降、脫水等重要功能。如何將各生產(chǎn)大隊(duì)的原液、油料安全、快速運(yùn)抵集輸站是石油生產(chǎn)企業(yè)必須解決的問題。原液、油料是國(guó)家的寶貴資源，保證運(yùn)輸安全顯得至關(guān)重要。人工管理不僅工作量大，而且還會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)等人為情況，很難準(zhǔn)確、及時(shí)掌握各種運(yùn)輸信息。為了改變這種狀況，在考慮如何杜絕未被指派車輛拉油、盜牌車?yán)汀鯁卧旒?、雙罐車盜油、司磅人員和司機(jī)聯(lián)合作弊等違規(guī)、違法行為及付油車輛泊位等因素的情況下，論文提出了基于 IC卡技術(shù)的油料運(yùn)輸過程數(shù)字化管理解決方案。一方面使油料集輸管理數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化，節(jié)約生產(chǎn)管理成本；另一方面使油田的各個(gè)部門及時(shí)了解相關(guān)信息，有效整合各種資源，提高工作效率和快速反應(yīng)能力，加強(qiáng)油料運(yùn)輸管理，有效防止非法運(yùn)輸，使各直屬管理部門能夠在任何時(shí)候掌握泵油、付油以及運(yùn)輸車輛的情況，并進(jìn)行聯(lián)合稽查整個(gè)油料運(yùn)輸過程。 

    2 系統(tǒng)需求

    根據(jù)某石油公司采油廠的要求和具體情況，系統(tǒng)應(yīng)能完成： 

    (1) 生產(chǎn)管理：各區(qū)油井的日產(chǎn)量都是采用電話方式上報(bào)采油隊(duì)，之后統(tǒng)一上報(bào)生產(chǎn)科，這個(gè)環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)時(shí)間延誤和誤報(bào)現(xiàn)象。系統(tǒng)完成后可以定時(shí)由各大隊(duì)自己錄入，取消或減少電話上報(bào)方式，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。領(lǐng)導(dǎo)可隨時(shí)查詢需要的數(shù)據(jù)，進(jìn)行準(zhǔn)確分析和決策。 
    (2) 車輛管理：集團(tuán)公司和采油廠管轄所有大型動(dòng)力車輛和公務(wù)車輛，在油料消耗、車輛維修、車輛調(diào)度等方面都存在一定的難度。系統(tǒng)完成后，可以給每輛車、每位司機(jī)配置專門的 IC卡進(jìn)行
    (3) 車隊(duì)運(yùn)輸管理：油料運(yùn)輸分泵油和付油兩種情況。泵油指從采油大隊(duì)單車裝載原液至集油站及集油站接收原液的過程；付油指從集油站裝載油料至集輸站的過程。目前運(yùn)銷科在含水油和凈化油運(yùn)輸過程中需要和車隊(duì)(外協(xié)車輛和內(nèi)部車輛)、集油站、集輸站進(jìn)行時(shí)時(shí)對(duì)帳，因大量單據(jù)采用手工操作，給對(duì)帳、核算以及費(fèi)用結(jié)算等帶來很大工作量，系統(tǒng)完成后可輕松實(shí)現(xiàn)電子過磅、開票及自動(dòng)對(duì)帳、結(jié)算等功能，解決車輛站內(nèi)管理問題。 
    (4) 系統(tǒng)管理：可進(jìn)行系統(tǒng)用戶管理、權(quán)限管理、日志管理、系統(tǒng)設(shè)置。

    3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    因油井分布面廣，且大都在山區(qū)，各采油隊(duì)流動(dòng)性大，所以架設(shè)專線或采用無線 AP技術(shù)都不現(xiàn)實(shí)。同時(shí)集油站車輛進(jìn)出頻繁、運(yùn)量繁重，存在一些比較難處理的問題。經(jīng)過比較認(rèn)證，最終采用了安全、耐用、便捷、低廉的“一卡通”管理模式，我們分別設(shè)計(jì)了：

    3.1 IC卡智能車輛出入管理系統(tǒng)

    IC卡智能車輛出入管理系統(tǒng)是現(xiàn)代化物流倉儲(chǔ)車輛出入及設(shè)備自動(dòng)化管理的統(tǒng)稱，如圖 1所示。本系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自控技術(shù)及智能 IC卡技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，具有一機(jī)多衡、視頻抓拍、車號(hào)智能識(shí)別比對(duì)、紅外線車輛定位防作弊、語音報(bào)數(shù)、等多種功能。系統(tǒng)采用 Philips的 Mifare 1非接觸式 IC卡進(jìn)行整體數(shù)據(jù)信息的流通和智能管理。通過二次開發(fā)，設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)生成模塊并進(jìn)行加密，實(shí)現(xiàn)微機(jī)同 IC卡讀寫器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。車輛出入采用一卡一車的工作模式，一張卡對(duì)應(yīng)且僅對(duì)應(yīng)一輛車，車輛進(jìn)出場(chǎng)均會(huì)在系統(tǒng)中對(duì)卡做相應(yīng)的狀態(tài)記錄標(biāo)識(shí)，已進(jìn)場(chǎng)卡不能再進(jìn)場(chǎng)，場(chǎng)外卡不能出場(chǎng)，即具有防潛回功能，嚴(yán)格的管理模式使車輛有序、高效進(jìn)出。車輛進(jìn)場(chǎng)的同時(shí)對(duì)抓拍的圖像進(jìn)行車牌智能識(shí)別、比對(duì)，只有識(shí)別出的車牌號(hào)和 IC卡內(nèi)記錄的識(shí)別號(hào)一致才放行，防止串卡使用。實(shí)際使用時(shí)，駕駛員只需將 IC卡在出、入口票箱前晃一下，即可進(jìn)出集油站或集輸站，完成自動(dòng)油料輸送統(tǒng)計(jì)功能。

圖1 智能車輛出入管理系統(tǒng)

    3.2 車輛調(diào)度系統(tǒng)

    由于內(nèi)部泵油車輛調(diào)度相對(duì)簡(jiǎn)單，而付油流程比較復(fù)雜，使用的是外協(xié)單位車輛，因此結(jié)合“一卡通”的應(yīng)用，建立起一套完整的車輛調(diào)度方案，解決了調(diào)度不順暢的問題。

    3.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

    因?yàn)橛吞锞W(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，各級(jí)單位距離較遠(yuǎn)，油田地形地貌及其復(fù)雜，不可能保證網(wǎng)絡(luò)情況時(shí)刻通暢，但是每日的數(shù)據(jù)必須要收集到數(shù)據(jù)中心。因此建立起一套完整的分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)解決方案，把原來獨(dú)立的各個(gè)數(shù)據(jù)庫聯(lián)系起來，方便集中管理和查詢。

    4 硬件設(shè)計(jì)

    4.1 出入口設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)

    出入口設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)如圖 2所示，AT89C55單片機(jī)作為控制器，它片內(nèi)集成 20KB的程序存儲(chǔ)器，滿足本設(shè)計(jì)對(duì)程序存儲(chǔ)器容量的要求； ZLG7289芯片外接 4×4的鍵盤；DS1302為停車計(jì)時(shí)提供準(zhǔn)確時(shí)鐘； LCD液晶顯示各種信息，如按鍵信息、時(shí)間和停車費(fèi)用等； AT24C256存儲(chǔ)用戶結(jié)算信息；通過 RS-232與上位機(jī)通信；通過 ZLG500對(duì) IC卡進(jìn)行讀寫操作；MCU通過 P1.7端口向擋車閘電機(jī)控制器發(fā)送開關(guān)車閘信號(hào)。為充分利用單片機(jī)有限的端口，外圍設(shè)備多采用了具有 I2C接口(如 AT24C256、DS1302)和 SPI接口(如 ZLG7289、 ZLG500)的器件。

圖2 出口設(shè)備硬件示意圖

    4.2 非接觸 IC卡讀寫模塊 ZLG500

    ZLG500負(fù)責(zé)對(duì)非接觸 IC卡的讀寫操作，需外接 PCB天線。ZLG500模塊連接電路如圖 2所示，傳輸啟動(dòng)端 SS接 MCU的外部中斷 0，MCU和 ZLG500之間發(fā)送數(shù)據(jù)，首先由發(fā)送方將 SS拉低并且在發(fā)送結(jié)束后將 SS拉高，本設(shè)計(jì)中 MCU以下降沿中斷觸發(fā)的方式接收 ZLG500發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將外部中斷 0設(shè)置為最高優(yōu)先級(jí)，保證第一時(shí)間接收到 IC卡數(shù)據(jù)。SCLK為 SPI接口的時(shí)鐘線，總是由 MCU產(chǎn)生。SDATA為雙向數(shù)據(jù)線，在數(shù)據(jù)傳輸開始前，由數(shù)據(jù)發(fā)送方將 SDATA拉低，數(shù)據(jù)接收方同意接收數(shù)據(jù)則將 SDATA拉高，作為接收響應(yīng)信號(hào)，之后 SDATA作為數(shù)據(jù)傳送線。模塊自帶看門狗，復(fù)位端 RST可懸空或接低電平。CTRL和 BZ接發(fā)光二極管和蜂鳴。

圖 3 ZLG500模塊電路連接圖

    4.3 AT24C256存儲(chǔ)器存儲(chǔ)空間劃分

    采用具有 32KB存儲(chǔ)容量 AT24C256存儲(chǔ)收費(fèi)結(jié)算信息。存儲(chǔ)空間劃分：第1、2字節(jié)為出口設(shè)備號(hào)，第3、4個(gè)字節(jié)為已打卡數(shù)量，第 5到第 8個(gè)字節(jié)為收費(fèi)總金額，后面為用戶數(shù)據(jù)區(qū)，每位用戶數(shù)據(jù)由 13字節(jié)組成，包括 4字節(jié)用戶序列號(hào)和 2字節(jié)消費(fèi)金額 (BCD碼)，最多記錄 5460個(gè)用戶數(shù)據(jù)。

    4.4 LCD顯示

    采用 SMG12864液晶顯示模塊，可顯示 4行 8列共 32個(gè) 16×16的漢字，它自帶 2個(gè) KS0108B和 1個(gè) KS0107B顯示驅(qū)動(dòng)控制器，2個(gè) KS0108B分別控制左右兩個(gè)半屏(64×64)像素點(diǎn)的顯示，KS0107B作為 64行的行驅(qū)動(dòng)控制。液晶模塊采用直接控制方式，P2.2和 P2.3分別接CS1和CS2用于左右半屏控制器的片選， RS（接P2.0）為內(nèi)部功能寄存器選擇，R/W(接 P2.1)為讀寫控制信號(hào)， P2.7接 LCD驅(qū)動(dòng)器的使能端 E。

    4.5 鍵盤設(shè)計(jì)

    鍵盤接口電路采用 ZLG7289芯片，其按鍵有效輸出端 (/KEY)接 MCU的 INT1，/KEY在有效按鍵時(shí)為低電平，平時(shí)為高電平。 /KEY的下降沿觸發(fā)按鍵中斷之后，MCU根據(jù)ZLG7289發(fā)送的鍵值進(jìn)行相應(yīng)處理。設(shè)計(jì)按鍵有：數(shù)字鍵 0～9、“.”、“功能”、“退出”、“退格”、“確定”。

    5數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

    根據(jù)油田數(shù)據(jù)關(guān)系圖,基于第三范式的設(shè)計(jì)方法,我們?cè)O(shè)計(jì)了以下數(shù)據(jù)庫表。

    ①服務(wù)器：服務(wù)器至少需 9個(gè)表：車輛信息表、 IC卡表、稱重表、運(yùn)出車輛表、派出車輛表、路查信息表、總體信息表、人員權(quán)限表。運(yùn)出車輛表存放泵 /付油車輛的信息，派出車輛表為外協(xié)單位的具體派車信息，反饋信息表存放集輸站發(fā)來的實(shí)際收油信息。
    ②采油廠：采油廠至少需 5個(gè)表：泵油表、付油表、路查信息表、反饋信息表、總體信息表。
    ③集油站管理室：集油站管理室需 4個(gè)表：車輛圖像表、異常車輛表、泵油表、付油表。車輛圖像表保存車輛進(jìn)出站時(shí)的抓拍圖像，通過比對(duì) IC卡信息，將存入異常車輛情況。
    ④集輸站管理室：集輸站管理室需 3個(gè)表：車輛圖像表、異常車輛表、收油表。
    ⑸磅房：磅房稱重表數(shù)據(jù)主要包括：稱重編號(hào)、 IC卡號(hào)、供油地點(diǎn)、收油地點(diǎn)、毛重、皮重、進(jìn)站時(shí)間、出站時(shí)間、司磅員、含水率、管理員、裝油車位、付油人、卸油人、鉛封號(hào)、異常標(biāo)志等。
    ⑹調(diào)度室：調(diào)度室 IC卡表數(shù)據(jù)主要包括 : IC卡號(hào)、車輛卡號(hào)、駕駛員姓名、駕照號(hào)、車牌號(hào)、車型、所屬車隊(duì)、卡的性質(zhì)(臨時(shí)卡/固定卡)、發(fā)卡時(shí)間、發(fā)卡單位。

    此外還包括：路查 (運(yùn)輸車輛信息表 )、外協(xié)單位 (車輛信息表，派出車輛表 )、統(tǒng)計(jì)結(jié)算室 (稱重表)等。

    本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：本文設(shè)計(jì)了基于 IC卡技術(shù)的油料運(yùn)輸管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合應(yīng)用了各種高科技手段，有效防范了各種偷盜油事件的發(fā)生。充分利用了 IC卡讀寫、加密技術(shù)和 WEB通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全程管理一體化、數(shù)字化。

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