導(dǎo)語：LoRa技術(shù)在物資承載具監(jiān)控跟蹤的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：海洋石油行業(yè)在勘探開發(fā)生產(chǎn)過程中，需要出海將大量后勤保障物資運(yùn)達(dá)海上平臺，而由物資的復(fù)雜和多樣性的特點(diǎn)決定必須采用各種承載具進(jìn)行物資的承載運(yùn)輸，因此對承載具的監(jiān)控和管理是服務(wù)于海上生產(chǎn)的服務(wù)商共同面臨的問題。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)lora技術(shù)的大連接、功耗低、安全性高、成本低、適合私網(wǎng)部署的特點(diǎn)，將其部署應(yīng)用在出海物資承載具、海上平臺及基地碼頭等物流運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)LoRa網(wǎng)絡(luò)下出海物資承載具的平臺區(qū)域定位。應(yīng)用實(shí)踐證明，利用LoRa技術(shù)設(shè)計(jì)的出海物資承載具定位跟蹤系統(tǒng)，能夠滿足對區(qū)域定位精度的要求，實(shí)現(xiàn)了對承載具的管理要求。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；LoRa；承載具；海洋石油；出海物資；定位跟蹤

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，使信息化時(shí)代進(jìn)入重要發(fā)展階段[1]，近幾年在各行各業(yè)發(fā)展迅速。隨著低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)的成熟與發(fā)展，LoRa、NB-IoT等有源通信技術(shù)在工業(yè)級物流行業(yè)的應(yīng)用場景不斷拓展。LoRa技術(shù)聚焦于低功耗覆蓋廣的應(yīng)用場景，具有覆蓋廣、連接多、成本相對低、功耗少、架構(gòu)優(yōu)等特點(diǎn)。低功耗、低成本的特點(diǎn)使得其終端側(cè)的5Wh電池壽命能夠達(dá)到10年，低帶寬、低功耗和低速率的特點(diǎn)為LoRa網(wǎng)絡(luò)帶來低成本優(yōu)勢[2]。LoRa工作在1GHz以下的頻段（中國主要使用470～518MHz），無須申請即可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，故在應(yīng)用時(shí)不需要額外支付通信費(fèi)用[3]。本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)LoRa技術(shù)的特點(diǎn)，將其部署應(yīng)用在出海物資承載具、海上平臺及基地碼頭等物流運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)LoRa網(wǎng)絡(luò)下出海物資承載具的平臺區(qū)域定位。

1業(yè)務(wù)現(xiàn)狀及問題的提出

在海洋石油勘探開發(fā)生產(chǎn)過程中，海上物資的保障是為生產(chǎn)服務(wù)的關(guān)鍵，大量不同種類的生產(chǎn)、生活物資需要出海，物資承載具的調(diào)配和管理是油氣服務(wù)供應(yīng)商需要面臨和解決的問題之一[4]。物資承載具主要有托盤、吊籠、料箱及綁扎吊鎖具等。由于行業(yè)的特殊性，海上油氣生產(chǎn)由多家服務(wù)商共同服務(wù)，承載具沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，分別屬于不同服務(wù)商進(jìn)行管理，存在滯留、周轉(zhuǎn)效率低、無效運(yùn)轉(zhuǎn)等問題，造成了作業(yè)船舶及基地作業(yè)資源的浪費(fèi)。由于海上區(qū)域廣，平臺在海上相對分散，對于承載具的跟蹤管理的需求主要是跟蹤到某海上平臺或某作業(yè)區(qū)域即可，無須精確定位在海上平臺的具體位置[5]；通過對當(dāng)前管理需求的系統(tǒng)性分析，結(jié)合行業(yè)業(yè)務(wù)痛點(diǎn)，利用低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)LoRa實(shí)現(xiàn)承載具的跟蹤管理與目前業(yè)務(wù)相吻合，可以有效實(shí)現(xiàn)承載具供應(yīng)鏈的管理。

2系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

通過架設(shè)低功耗窄帶物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，集中部署核心網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋主要海上石油平臺區(qū)域和基地，在承載工具上安裝基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定位終端，建設(shè)一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定位管理系統(tǒng)。由于帶寬較窄、多徑的影響較大，且信號強(qiáng)度低，在深度覆蓋的場景下信號的測量精度必然不佳，限制了定位精度的提升[6]。系統(tǒng)應(yīng)用解決方案的構(gòu)架如圖1所示

2.1終端監(jiān)控環(huán)節(jié)

承載具經(jīng)常需要進(jìn)行周轉(zhuǎn)和重復(fù)利用，裝卸船、吊裝至平臺的操作頻率較高，這對監(jiān)控設(shè)備的大小、防潮濕和防爆性能要求較高。在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮設(shè)備及電池的壽命，以及影響信號的天線等因素，外觀設(shè)計(jì)同樣需要考慮防碰撞、防潮、防鹽霧以及防爆的要求；在安裝時(shí)需要考慮安裝的位置及對信號屏蔽的影響等因素。由于承載具的出海周期較長，對于維護(hù)的便利性受到影響，本次設(shè)計(jì)的終端設(shè)備體積小，但電池容量可連續(xù)供電12個(gè)月，減少了維護(hù)成本；在設(shè)備傳輸和定位機(jī)制方面，采用“喚醒握手”機(jī)制來確定終端的位置[7]，即網(wǎng)關(guān)收到本終端的ID后就認(rèn)為此設(shè)備在網(wǎng)關(guān)區(qū)域內(nèi)，由此來判斷設(shè)備的區(qū)域位置信息，這樣既節(jié)省了耗電，也能滿足區(qū)域定位的要求。

2.2網(wǎng)關(guān)基站部署環(huán)節(jié)

由于海上區(qū)域廣闊，海上平臺分布又比較分散，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)在海上平臺部署網(wǎng)關(guān)基站用以收集附近終端數(shù)據(jù)，實(shí)際測得網(wǎng)關(guān)覆蓋的范圍是在海上空曠條件下覆蓋約8km[8]。根據(jù)這一數(shù)據(jù)，對海上平臺的點(diǎn)位進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)和部署，滿足每個(gè)區(qū)域均有所覆蓋、無盲區(qū)；同時(shí)，在陸地碼頭出海及倉儲范圍內(nèi)同樣部署網(wǎng)關(guān)設(shè)備，可以監(jiān)控設(shè)備在陸地上的分布情況。設(shè)備識別原理示意圖如圖2所示。圖2設(shè)備識別原理示意圖

3系統(tǒng)的應(yīng)用功能

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的承載具定位管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了承載具跟蹤管理，主要包括工具統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)監(jiān)測、歷史追溯、報(bào)表分析等功能模塊。工具統(tǒng)計(jì)：在系統(tǒng)中錄入周轉(zhuǎn)工具信息，如工具類型、工具名稱、工具編碼、檢驗(yàn)檢測信息等。實(shí)現(xiàn)可按照工具類型、工具編碼進(jìn)行查詢，如查詢編碼以01、02、L開頭的工具；實(shí)現(xiàn)可按照工具資產(chǎn)所屬查詢，如查詢某基地資產(chǎn)的所有工具。實(shí)時(shí)監(jiān)測：通過物聯(lián)網(wǎng)核心服務(wù)平臺提供終端設(shè)備位置信息數(shù)據(jù)、監(jiān)測設(shè)備位置，設(shè)備可在GIS地圖上顯示；可查詢各個(gè)碼頭、廠區(qū)、平臺等地各類工具數(shù)量。在GIS地圖上框選范圍，如平臺或碼頭，可顯示框選范圍內(nèi)相關(guān)工具的位置。用戶可設(shè)置丟失時(shí)長，為超出丟失時(shí)長的設(shè)備發(fā)出丟失預(yù)警提示，為承載具追蹤提供便利。在平臺區(qū)域，某一設(shè)備滯留時(shí)間超過15天，會發(fā)出滯留預(yù)警提示，其中滯留時(shí)間可由用戶自行選擇。歷史追溯：車輛當(dāng)天或一周內(nèi)的歷史運(yùn)動軌跡可查詢，可查詢90天的歷史軌跡。報(bào)表分析：以報(bào)表、圖形等形式展現(xiàn)數(shù)據(jù)信息，可按時(shí)間對碼頭、平臺分別進(jìn)行貨物工具往來數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，還可統(tǒng)計(jì)設(shè)備滯留時(shí)間、丟失位置。

4實(shí)際應(yīng)用效果

系統(tǒng)建設(shè)完成后，在海上建設(shè)了100多個(gè)網(wǎng)關(guān)基站，應(yīng)用于某公司全部承載具的跟蹤定位，實(shí)現(xiàn)了渤海區(qū)域的全程跟蹤。系統(tǒng)可對某型號承載具進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析以及有效管理；同時(shí)，通過系統(tǒng)獲取的位置數(shù)據(jù)與實(shí)際設(shè)備位置數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上，通過每20個(gè)終端的測試共測得準(zhǔn)確率數(shù)據(jù)20組，實(shí)驗(yàn)周期為3個(gè)月，見表1所列。 為滿足更精確的定位需求，可以通過藍(lán)牙信標(biāo)[9]的方案實(shí)現(xiàn)在小范圍區(qū)域的準(zhǔn)確定位的計(jì)算和位置信息獲取，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集了20個(gè)信標(biāo)、20個(gè)定位終端的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)了30萬次定位記錄，與真正的GPS定位結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果見表2所列，其中A10、A20分別代表實(shí)際距離與北斗定位的誤差小于10m、20m的比例。

5結(jié)語

本文主要以LoRa物聯(lián)網(wǎng)在承載具區(qū)域定位技術(shù)的應(yīng)用研究為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際現(xiàn)有管理模式，在此基礎(chǔ)上開發(fā)相應(yīng)的終端設(shè)備、軟件應(yīng)用框架，通過構(gòu)建系統(tǒng)，解決實(shí)際供應(yīng)鏈上物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的相關(guān)痛點(diǎn)問題。根據(jù)測試數(shù)據(jù)和實(shí)際應(yīng)用情況，發(fā)現(xiàn)利用LoRa網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的低維護(hù)成本、低功耗的終端定位設(shè)備解決了長期需要供電或頻繁維護(hù)的定位終端問題，一定程度上提高了對承載具的管理和統(tǒng)計(jì)。對于定位精度高的需求，通過設(shè)計(jì)藍(lán)牙信標(biāo)方式提供了較好的解決方案，具有很高的應(yīng)用價(jià)值[10]。

參考文獻(xiàn)

[1]梁英堅(jiān).物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)及發(fā)展[J].信息與電腦（理論版），2017，11（14）：147-148.

[2]徐俊，余建波.LoRa技術(shù)在汽車零部件物流中的應(yīng)用[J].精密制造與自動化，2021，57（3）：41-43.

[3]楊天翼.低功耗無線廣域網(wǎng)技術(shù)在油田數(shù)字化建設(shè)中的應(yīng)用模式探討[J].通信技術(shù)，2017，50（8）：1841-1848.

[4]梅麗英，劉智盛，徐佳旗，等.海洋石油物流服務(wù)中的周轉(zhuǎn)工具管理及調(diào)度優(yōu)化[J].石化技術(shù)，2016，23（9）：231.

[5]田詠剛.基于LoRa的海上油田后勤支持碼頭物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)與探究[J].信息技術(shù)與信息化，2019，44（7）：29-30.

[6]樊兆賓.LoRa技術(shù)及應(yīng)用分析[J].中國新通信，2019，22（12）：91.

[7]張玉杰，張佳豪.LoRa通信及其在油田監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，35（3）：116-121.

[8]唐宇驊.LoRa移動物聯(lián)網(wǎng)基站無線覆蓋的研究[J].中國新通信，2020，22（12）：11-12.

[9]葛敏婕，趙子涵.基于藍(lán)牙技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)室內(nèi)定位系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2021，11（11）：51-57.

[10]趙帥豪，王堅(jiān).一種基于低功耗藍(lán)牙的室內(nèi)定位技術(shù)[J].北京測繪，2020，34（2）：238-242.

作者：王愛民 王穎 趙林 單位：中海油能源物流有限公司 中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司